Question

【题目】氧气是我们身边无法离开的物质。请结合下图回答问题：

Ⅰ．空气中氧气含量测定再认识:

（1）实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图1），写出红磷燃烧的化学方程式_______，该反应的现象为_________。燃烧结束后冷却至室温，打开止水夹观察到的现象为__________。

（2）兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于理论值，可能的原因有：①装置漏气；②________，装置内氧气有剩余；

（3）小明根据铁生锈的原理，探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量，于是进行了实验（装置如图2），通过7天测得的数据计算空气中氧气的含量为19.13%。与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点是：_______。

（4）为了加快反应速率，小明通过查阅资料，利用铁粉、炭粉、氯化钠等物质又进行了实验（装置如图3），8分钟后测得的数据如表：

实验前的体积		实验后的体积
集气瓶内空气	烧杯内蒸馏水	烧杯内剩余蒸馏水
131mL	90.0mL	63.6mL

请计算出空气中氧气含量_________（计算结果保留一位小数）

Ⅱ．氧气的制备：

（1）写出如图中有标号仪器的名称：①__________; ② _________________。

（2）用高锰酸钾制取氧气的化学方程式_____________；用该装置作为发生装置时有一明显错误是___________。

（3）用氯酸钾和二氧化锰制备氧气时，利用下列流程分离并回收充分反应后的剩余固体，回答下列问题（氯化钾可溶于水，二氧化锰难溶于水）。

①操作m的名称是________；操作m和操作n中都用到的玻璃仪器是______，操作m中该仪器的作用是_____________。

②在分离并回收到剩余固体的过程中需要控制水的用量，原因有_____（填字母序号）。

A．提高实验效率 B．保证剩余固体全部溶解 C．节约能源

③若测得回收到的氯化钾固体质量比理论值小，原因可能是________。

A．氯化钾没有完全溶解即过滤 B．过滤时液面高于滤纸边缘

C．器皿上粘有的氯化钾没有全部转移到称量纸上

Ⅲ．氧气的收集:

某兴趣小组为了研究用向上排空气法和排水法收集的氧气浓度是否有差异，做了如下实验：加热高锰酸钾固体，分别用两种方法各收集三瓶氧气，井使用传感器测定收集到的氧气浓度，数据见表。

收集方法	向上排空气法			排水集气法
氧气浓度%	79.6	79.7	79.9	90.0	89.8	89.3
氧气平均浓度%	79.7			89.7

（1）小柯用向上排空气法收集氧气时，以能使放置在集气瓶瓶口的带火星木条复燃为氧气集满的标准；用排水集气法收集氧气时，以观察到______________为氧气集满的标准。

（2）以上两种方法中，用__________法收集到的氧气更纯净。

（3）不考虑操作因素，排水集气法获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是___________。

（4）向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有________（填字母序号）。

A．氧气的密度略大于空气的密度

B．加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右

C．当观察到带火星木条复燃时，集气瓶内还有空气

D．当氧气进入集气瓶时，瓶内空气与进入的氧气相互扩散

Ⅳ．氧气的性质：

（1）铁丝在氧气中的燃烧的化学方程式___________。实验时集气瓶底部要放少量水或细沙的目的是_____________。

（2）镁带燃烧的化学方程式__________，该反应类型为__________。

Answer 1

【答案】4P+5O22P2O5 产生大量白烟 烧杯中的水部分进入集气瓶中，进入水的体积约占集气瓶内水面以上容积的 红磷的量不足 装置内残留的氧气更少，实验结果更准确 20.2% 酒精灯 铁架台 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 试管口没放棉花团 过滤 玻璃棒 引流 AC AC 集气瓶口有气泡冒出 排水法 氧气中含有水蒸气 ACD 3Fe+2O2 Fe3O4 防止集气瓶底炸裂 2Mg+O22MgO 化合反应

【解析】

Ⅰ．（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，红磷燃烧时产生大量白烟，燃烧结束后冷却至室温，由于集气瓶内气体减少，压强变小，打开止水夹，烧杯中的水部分进入集气瓶中，进入水的体积等于消耗氧气的体积，进入水的体积约占集气瓶内水面以上容积的。（2）兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于理论值，可能的原因有：装置漏气、红磷的量不足消耗部分氧气而使进入水的体积偏小、装置内氧气有剩余。（3）由于可燃物要在含有一定浓度的氧气中才能燃烧，故用燃烧法不能将氧气完全消耗，而用铁丝生锈的方法测定则能更充分的消耗氧气，所以与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点是装置内残留的氧气更少，实验结果更准确。（4）该实验的原理是铁生锈消耗氧气，导致集气瓶中的压强变小，水倒流入集气瓶中的体积即为消耗的氧气的体积。由表中数据可知，倒流入集气瓶中蒸馏水的体积为：90.0mL-63.6mL，该体积即为集气瓶中氧气的体积，集气瓶中空气的体积为131mL，故氧气的体积分数=×100%=20.2%

Ⅱ．（1）①是酒精灯，②是铁架台。（2）高锰酸钾在加热条件下，发生反应生成锰酸钾、二氧化锰、氧气，用高锰酸钾制取氧气，试管口要放一团棉花，以防高锰酸钾颗粒堵塞导气管。

（3）①通过过滤可将固体与液体分离，操作m是过滤，蒸发溶液中的溶剂可得到溶质，操作n是蒸发，过滤和蒸发操作中都要用到玻璃棒，过滤操作中玻璃棒的作用是引流。②控制水的用量，可缩短过滤的时间和加热的时间，提高实验的效率，加热时间短，也能节约酒精灯内的酒精，故选AC。③A．氯化钾没有完全溶解即过滤，进入滤液中的氯化钾小于实际值，结果偏小，此选项正确；B．过滤时液面高于滤纸边缘，浊液会流进滤液，得到的固体大于实际值，结果偏大，此选项错误；C．器皿上粘有的氯化钾没有全部转移到称量纸上，称得数值小于实际值，此选项正确。故选AC。

Ⅲ．（1）用排水集气法收集氧气时，观察到气泡从集气瓶口冒出，说明收集满了氧气。

（2）根据用向上排空气法和用排水法收集的氧气浓度对比可知，用排水法收集到的氧气更纯净。（3）不考虑操作因素，排水集气法获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是收集到的氧气中含有水蒸气。（4）A．氧气的密度略大于空气的密度，收集氧气时，不能完全排尽空气，故收集的气体不纯，此选项正确；B．加热高锰酸钾固体产生的氧气是纯氧气，此选项错误；C．当氧气的浓度达到一定程度时，带火星的木条即可复燃，此选项正确；D．当氧气进入集气瓶时，瓶内空气与进入的氧气相互扩散，使收集的气体浓度较低，此选项正确。故选ACD。

Ⅳ．（1）铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，铁丝燃烧放出大量的热，会使固体熔化为液体落到集气瓶底而炸裂瓶底，所以实验时集气瓶底部要放少量水或细沙，目的是防止瓶底炸裂。

（2）镁带燃烧生成氧化镁，由两种或两种以上的物质发生化学反应生成一种物质的反应是化合反应。