题目内容
【题目】我们每时每刻都生活在空气的“海洋”里。
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一、空气及其成分探究
(1)图Ⅰ用于粗略研究空气的组成,生成物的化学式为_____________。
(2)拉瓦锡用图Ⅱ所示装置研究了空气的组成。他把少量汞放在密闭的容器中连续加热,得到了红色氧化汞粉末,同时钟罩内的汞液面上升。该反应的文字表达式是:_____________。
(3)江南学校某学习小组用如图装置进行镁条在空气中燃烧的实验。燃烧、冷却后打开止水夹,有水进入了集气瓶 。
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(问题)实验操作正确,但实验后发现进入集气瓶中水的体积约为其容积的 70%。
(猜想)镁除了与氧气反应外,还与空气中的其他气体(X)发生了反应。对该气体提出猜想:
猜想1:只是二氧化碳 猜想2:只是氮气 猜想3:氮气和二氧化碳等
(资料)镁是一种化学性质活泼的金属,能在氮气燃烧生成氮化镁,能在二氧化碳中燃烧生成碳和氧化镁。
①经讨论一致认为猜想1不正确,理由是__________________________________,
②镁在二氧化碳中燃烧的化学表达式______________________________________。
(结论)猜想3正确
(4)(改进实验)江南同学利用右图装置测定空气中氧气含量,步骤如下(装置气密性良好,部分操作已略去,因导管产生的误差忽略不计):
Ⅰ.打开止水夹a、b,向集气瓶中通入一定量的空气,使盛有白磷的燃烧匙在水面上方,测得进入量筒中水的体积为V1。
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Ⅱ.关闭止水夹a、b,用强光照射引燃白磷。白磷熄灭并冷却至室温,打开b,至液面不再变化,测得量筒内水的体积是V2。 根据实验记录V1、V2,得出空气中氧气的体积分数的计算式是_________________。
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二、氧气的制备和性质
实验一:用高锰酸钾制取一瓶氧气,做细铁丝燃烧实验。
(5)铁丝在氧气中燃烧的化学表达式___________________________________。
(6)用B收集到的氧气做细铁丝燃烧的实验时,发现瓶壁炸裂,分析原因: __________。
(7)小组同学改进了实验一(如图),优点是 ____________。
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A.氧气无需提前制备和收集,操作更方便。
B.塑料瓶代替集气瓶,防止集气瓶炸裂,更安全。
C.装置集氧气的制取、干燥、性质于一体,实验更优化。
实验二:粗略测定加热2.0g高锰酸钾所收集到的氧气体积。
(8) 装置正确连接顺序是:(填接口字母 )a →(_________)(_________)→d
(9)收集氧气的最佳时机是_______________(填“加热后立刻收集”或“加热一段时间后”)。
实验三:小江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,并使用传感器则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小江用向上排空气法收集氧气时,以能使装置在集气瓶瓶口带火星木条复燃为氧气集满的标准;用排水法收集氧气时,以观察到_____________为氧气集满的标准。
②向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有________________。
A. 当观察到带火星木条复燃时,集气瓶内还有空气
B. 氧气的密度略大于空气的密度
C. 加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右
D.当氧气进入集气瓶时,瓶内空气与进入的氧气相互扩散
③不考虑操作因素,排水法获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是___________。
【答案】P2O5汞+氧气
氧化汞空气中二氧化碳太少 镁 +二氧化碳
碳+氧化镁 (V1-V2)/V1 铁+氧气
四氧化三铁 实验时燃烧的铁丝靠到瓶壁 ABC (c )(b ) 加热后立刻收集 集气瓶瓶口冒大气泡ABD 水蒸气留存在集气瓶中(合理答案均给分)
【解析】
(1)红磷燃烧生成五氧化二磷,其化学式为:P2O5;
(2)汞在空气中加热生成氧化汞,该反应的文字表达式是:汞+氧气
氧化汞;
资料:①空气中二氧化碳仅占0.03%,不足以跟镁反应;
②镁在二氧化碳中燃烧的化学表达式:镁+二氧化碳
碳+氧化镁;
(4)Ⅱ. 步骤中,V1是集气瓶中空气的体积,V1-V2是集气瓶中氧气的体积,氧气的体积分数为:(V1-V2)/V1
100%;
(5)铁丝在氧气中燃烧的化学表达式:铁+氧气
四氧化三铁;
(6)用排水法收集氧气做铁丝燃烧实验时,发现瓶壁炸裂,可能是实验时燃烧的铁丝靠到瓶壁;
(7)使用该改进后的装置,具有的优点是:①氧气无需提前制备和收集,操作更方便、②塑料瓶代替集气瓶,防止集气瓶炸裂,更安全、③装置集氧气的制取、干燥和性质验证于一体,实验更优化;
(8)为达到实验二的目的,各装置的正确连接顺序是:a→c→b→d;
(9)在本实验中,若是在气体连续不断产生之后才开始收集,会导致少量的氧气随空气排出,不能进入集气瓶,则测得的氧气的体积会比实际值偏小;
实验三:
①用排水法收集氧气时,当气泡从瓶口冒出时或观察到瓶中水排尽时,说明该瓶内的气体已集满;
②用向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有很多,如:氧气密度只是略大于空气,很容易出现排不净空气或少量混合的情况;当用带火星木条验满复燃时,只能说明瓶中的氧气浓度大,不能说明集气瓶内一点空气也没有;在收集氧气时,氧气与空气可能进行少量的扩散混合,这些都会造成氧气浓度的减小;而加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右的说法是错误的;
③如果各项操作没有问题,排水法获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因可能是用排水法收集会形成水蒸气留存在集气瓶中。