题目内容

7．家用制氧机的工作原理如下：加压时，装填在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气．减压时，分子筛将所吸附的氮气排放．整个过程中，分子筛并不消耗．小明用这台家用制氧机制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究．
实验Ⅰ：小明欲通过以下实验验证所收集的气体是否为纯净的氧气．
【实验记录】
实验步骤实验现象反应的文字或符号表达式
取一只250mL的集气瓶，收集袋中气体．
放入红热木炭

体
用排水法收集一瓶所带气体，然后把一小块燃着的木炭插入集气瓶中		木炭燃烧得更旺I
表中，I反应的文字或符号表达式是C+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO2．
【实验结论】收集的气体是纯净的氧气．
【实验反思】老师指出上述实验并不能证明小明所带来的气体一定是纯净的氧气．该实验不能证明所收集气体为纯净氧气的原因是木炭在集气瓶中燃烧得更旺只能说明集气瓶中氧气的含量高于空气中氧气的含量，不能说明集气瓶中氧气含量为100%．
实验Ⅱ：测定小明所带气体中氧气的含量．
同学们在老师的指导下设计了如右图所示装置，进行实验，并重复多次．
【实验记录】
实验操作主要实验现象实验结论及解释
①检查装置的气密性/装置的气密性良好
②加入药品，将装置连接固定
/		/
③打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体后关闭止水夹a和bA中水进入到B中，B中水的体积为200mL．收集200mL气体（由压强差引起的误差忽略不计）
④用凸透镜聚光引燃白磷燃烧，产生大量白烟/
⑤待白磷熄灭并冷却到室温，
进行操作I		现象I小丽收集的气体不是纯净的氧气
表中，操作I是打开止水夹b；
现象I是B中部分水被吸入A中．
【数据记录】
实验次序12345
B中剩余水体积/mL10052495148
【数据处理】已知，在上表数据中，第1组数据偏差较大，存在明显误差，在数据处理时应删去．小明所带气体中氧气的体积分数为80%．
【实验反思】
（1）这台制氧机制氧气的过程发生的变化属于“物理变化”．
（2）导致第1组数据产生较大误差的可能原因是白磷量不足．

分析 实验I：
【实验记录】：根据木条燃烧的反应原理书写方程式；
【实验反思】：木炭在集气瓶中燃烧得更旺只能说明集气瓶中氧气的含量高于空气中氧气的含量，不能说明
集气瓶中氧气含量为100%；
实验II：
【实验记录】：根据利用白磷燃烧测定氧气含量的原理回答：装置A中进入水的体积就是氧气的体积；
【数据处理】：为了缩小误差，可求出另外4次的平均值作为最终结果，则小丽所带气体中氧气的体积为200mL-（42mL+39mL+41mL+38mL）÷4=160mL，并进一步计算出氧气的体积分数；
【实验反思】（2）第1组数据较大，说明氧气没有被消耗完，最可能的情况就是白磷量不足，不足以消耗所有的氧气．

解答 解：实验I：
【实验记录】木炭在氧气中充分燃烧，生成二氧化碳气体，故反应的化学方程式为 C+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO2；
【实验反思】根据实验现象“木炭燃烧得更旺”可知，集气瓶中的氧气浓度很高，但不一定是纯净的氧气；
实验II：
【实验记录】结合空气中氧气含量的测定分析，由于白磷能与氧气反应，故反应后，集气瓶中因氧气的减少而使压强变小，待白磷熄灭并冷却到室温时，打开止水夹b，会看到B中部分水被吸入A中；
【数据处理】根据题意，由于第1组数据偏差较大，存在明显误差，故在数据处理时已删去；为了进一步缩小误差，可求出另外4次的平均值作为最终结果，则小丽所带气体中氧气的体积为200mL-（42mL+39mL+41mL+38mL）÷4=160mL，故氧气的体积分数=$\frac{160mL}{200mL}$×100%=80%；
【实验反思】
（1）根据题意可知，这台家用制氧机在制氧气的过程中，只是将空气中的氮气和氧气分离，而没有新物质生成，故发生的变化属于物理变化；
（2）根据题意可知，B中剩余的水越多，说明消耗的氧气越少，压强变化小，倒吸的水也就少，所以第1组数据较大，说明氧气没有被消耗完，最可能的情况就是白磷量不足，不足以消耗所有的氧气；
故答案为：
实验I：
C+O2 $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO2；木炭在集气瓶中燃烧得更旺只能说明集气瓶中氧气的含量高于空气中氧气的含量，不能说明集气瓶中氧气含量为100%（其他合理答案均可）；
实验II：
打开止水夹b；     B中部分水被吸入A中（其他合理答案均可）；
80%；
（2）白磷量不足．

点评 对于验证型实验探究，要熟记物质的性质或变化规律，根据给出的实验设计方案，进行实验、分析和探究，并通过观察、记录和分析的实验现象，来验证该物质的性质或变化规律等．

练习册系列答案
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17．100g20%KNO3溶液，现改变条件使溶液溶质分数变为40%（此时为不饱和状态）．
（1）若蒸发溶剂需蒸发多少克水？
（2）若加KNO3固体，需加多少克？（计算结果保留到小数点后一位有效数字）
18．请结合下图回答问题：

（1）实验室可用（NH4）2SO4固体和熟石灰混合加热制取NH3，应选择的发生装置为A（选填序号）．
（2）用氯酸钾和二氧化锰制备氧气的文字表达式氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气．能收集氧气的装置有d（填编号）氧气收集完毕后，测得其纯度明显偏低，原因可能是：BD（填字母，可多选）；
A．氯酸钾中混入了二氧化锰         B．收集前，集气瓶中未注满水
C．收集后，集气瓶中仍有少量水     D．加热前就将发生装置和收集装置连接好
序号实验能否生成氧气
A加热高锰酸钾能
B加热二氧化硅不能
C加热氧化钠不能
D加热水不能
E电解水能
（3）在研究“适于制取氧气的物质及反应条件”的过程中，某同学完成了上表所示系列实验：
①根据实验A、B、C可以得出的结论是：在一定条件下，高锰酸钾是适于制取氧气的物质；②根据实验D、E，可以得出的结论是：反应条件 是影响物质能否反应产生氧气的重要因素．
15．下列关于氧气的说法正确的是（　　）
A．碳在氧气中燃烧产生白烟，放出热量
B．带火星的木条一定能在含有氧气的集气瓶中复燃
C．用双氧水制氧气时，二氧化锰不能改变生成氧气的质量
D．氧气的化学性质比较活泼，能与所有物质发生反应
2．下列物质中存在着氧分子的是（　　）
A．水B．空气C．二氧化碳D．高锰酸钾
12．某农民在秋天整理自家夏天使用剩余的化肥（只有一种化肥剩余）时，发现分别装在标签为碳酸钾、硝酸铵、硝酸钠的编织袋中．为此化学实验小组设计了如下实验进行探究：用洁净的试管取样品．加人适量的水完全溶解后．液体的温度没有明显变化．滴加紫色的石蕊溶液变成蓝色．
（1）该化肥是K2CO3（写化学式）
（2）为了进一步测定化肥的主要成分（杂质溶于水，但不参加化学反应）的含量．他们完成下列实验．用浓盐酸来配置稀盐酸：将50mL浓盐酸稀释成10%的稀盐酸．他们需要取用的蒸馏水的质量是180g
（3）含量测定实验：他们取34.5g该样品放入烧杯中．然后慢慢地滴入稀盐酸．至不再产生气泡时刚好用去146g．
①写出发生反应的化学方程式K2CO3+2HCl═2KCl+H2O+CO2↑；
②根据题意列出求解参加反应的化肥主要成份质量（x）的比例式$\frac{138}{x}$=$\frac{73}{14.6g}$
③若向反应后所得到的溶液中加入14.55g水，则此时所得溶液的溶质的质量分数为23.7%．
19．下列变化中，前者属于物理变化后者属于化学变化的是（　　）
A．动植物的呼吸    海水晒盐B．点燃蜡烛    食物的腐败
C．汽油的挥发      光合作用D．铁的生锈    干冰汽化
16．写出下列物质的化学式：
过氧化氢H2O2水H2O二氧化碳CO2氧气O2硫酸铝Al2（SO4）3
高锰酸钾KMnO4铁Fe氢氧化铜Cu（OH）2氦气He氧化钙CaO
硝酸亚铁Fe（NO3）2碳酸H2CO33个氢离子3H+．
17．某兴趣小组的同学研究（Cu-Zn合金）样品中锌的含量，取该样品18g跟足量的稀硫酸充分反应，反应后过滤、干燥后称剩余固体的质量为11.5g，请计算：
（1）该样品中锌的质量为6.5g．
（2）反应生成的氢气的质量，并在图中标出．

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