類型一 測定空氣中氧氣的含量
1.【新題型·數(shù)字化實驗】(2023山東郯城期中)某興趣小組開展“測定密閉容器中某種氣體的體積分數(shù)”的探究實驗。

【實驗1】按照圖1所示裝置,用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的體積分數(shù)。
【實驗2】按照圖2所示裝置,在集氣瓶內(nèi)壁均勻涂附鐵粉除氧劑(其中輔助成分不干擾實驗),利用鐵銹蝕的原理(鐵銹蝕是鐵與空氣中的水和氧氣共同作用的結果)測定空氣中氧氣的體積分數(shù)。
(1)為提高實驗的準確性,以上兩個實驗應注意的事項是
(寫一點)。
(2)實驗1中,紅磷燃燒的化學方程式為 ;紅磷熄滅后,集氣瓶冷卻至室溫,打開K1,水能倒吸入集氣瓶中的原因是 。
(3)實驗前,連接數(shù)字傳感器,測得實驗1、實驗2中氧氣的體積分數(shù)隨時間變化的關系分別如圖3、圖4所示。依據(jù)圖3、圖4中的信息可知, (填“實驗1”或“實驗2”)的測定方法更準確,判斷依據(jù)是 。
(4)結合你的學習經(jīng)驗,若要尋找紅磷或鐵粉除氧劑的替代物,用圖1或圖2裝置測定空氣中氧氣的體積分數(shù),替代物應滿足的條件是 。
2.【新題型·項目式學習】(2023山東陽谷期中改編)某?；瘜W研究性學習小組在學習了“空氣中氧氣含量測定”的基礎上,對經(jīng)典實驗裝置進行了改進,設計出了如圖1、圖2所示實驗裝置,根據(jù)圖示回答下列有關問題:
【探究1】
甲同學用圖1裝置進行實驗,操作步驟如下:
①點燃酒精燈;
②撤去酒精燈,待試管冷卻后松開彈簧夾;
③將白磷裝入試管中,將注射器活塞前沿置于20 mL刻度處,并按圖1所示的連接方式固定好,再用彈簧夾夾緊膠皮管;
④讀取注射器活塞的數(shù)據(jù);
⑤連接儀器并檢查裝置的氣密性。
(1)該實驗正確的實驗操作順序是 (填序號)。
(2)請寫出白磷燃燒的化學方程式: 。
(3)已知試管的容積為50 mL,注射器前沿在20 mL處,關閉彈簧夾,對白磷進行加熱,充分反應后,冷卻至室溫,打開彈簧夾,注射器活塞將停在 mL刻度處。
【探究2】
乙同學按圖2連接好儀器并檢查裝置的氣密性良好后,在集氣瓶中裝入a體積的水,關閉彈簧夾,用預先加熱的玻璃棒引燃白磷,待冷卻至室溫后,打開彈簧夾,量出集氣瓶中水的體積為b,整個集氣瓶的容積為c。
(4)若實驗非常成功,請寫出a、b、c三個數(shù)據(jù)應滿足的一個等式關系: (填序號)。
①b-ac=15 ②b-ac-a=15 ③b-ac-b=15
(5)某同學按照圖2進行“空氣中氧氣含量測定”的實驗,下列實驗操作會導致實驗最后的實際值大于理論值的是 (填序號)。
①用碳代替白磷
②用紅磷代替白磷
③沒有冷卻到室溫就測量
④實驗前彈簧夾未關閉
(6)以上兩個改進實驗相比于經(jīng)典實驗,明顯的優(yōu)點在于 。
類型二 探究影響過氧化氫分解速率的因素
3.【學科素養(yǎng)·科學探究與實踐】(2022江蘇無錫中考改編)化學興趣小組對實驗室制取氧氣進行了如下探究。
實驗目的:探究二氧化錳在過氧化氫分解反應中的作用。
實驗1:在試管中加入5 mL 5%的過氧化氫溶液,把帶火星的木條伸入試管,觀察現(xiàn)象。
實驗2:向上述試管中加入少量二氧化錳粉末,把帶火星的木條伸入試管,有大量氣泡冒出,帶火星的木條復燃。
實驗3:待上述試管中沒有現(xiàn)象發(fā)生時,重新加入過氧化氫溶液,把帶火星的木條伸入試管,觀察現(xiàn)象。(實驗過程如圖所示)
實驗4:探究催化劑的用量對過氧化氫分解速率的影響。每次實驗均用30 mL 10%的H2O2溶液,采用不同質(zhì)量的MnO2粉末作催化劑,測定收集到500 mL氧氣所用的時間,結果如下:
(1)實驗1中,觀察到:有氣泡產(chǎn)生,帶火星的木條未復燃。原因是 。
(2)寫出實驗2中發(fā)生反應的化學方程式: 。
(3)實驗3的目的是 。
(4)由實驗4的實驗結果可得出的結論是 。
類型三 常見氣體的制取與性質(zhì)探究
4.(2022山東新泰期末改編)如圖是實驗室氣體制取和性質(zhì)探究的實驗裝置圖,回答問題:
A B C

(1)寫出儀器名稱:a. 。
(2)實驗室里常用大理石或石灰石和稀鹽酸反應來制取CO2。若用裝置D收集CO2,則CO2應從 口通入(填“c”或“d”)。
(3)用裝置A制取CO2,對比裝置B的優(yōu)勢是 ;用裝置C制取CO2,對比裝置B的優(yōu)勢是 。某同學選用裝置C制取二氧化碳氣體時,發(fā)現(xiàn)關閉彈簧夾后,固液無法分離,原因可能是 (填序號)。
A.裝置氣密性不好
B.鹽酸已消耗完全
C.鹽酸濃度偏大
D.大理石顆粒變小掉到多孔隔板下
(4)實驗室利用過氧化氫溶液和二氧化錳粉末制取O2可以用A裝置,選擇的依據(jù)是 ,反應的化學方程式為 ,其基本反應類型為 反應,反應前后二氧化錳的 和 都不變。
(5)實驗E中,①②為用紫色石蕊溶液潤濕的小花,能說明CO2密度大于空氣的現(xiàn)象是 。
(6)完成圖F實驗時,夾取細鐵絲的儀器是 ;繞成螺旋狀的鐵絲比直鐵絲燃燒更劇烈的原因是 ;反應的化學方程式為 。
5.【學科素養(yǎng)·科學探究與實踐】(2023山西陽泉高新區(qū)期末)空氣中的CO2含量超過一定量會影響人體健康。
【查閱資料】
空氣中CO2的體積分數(shù)為1%時,人會有心跳加快、困乏、注意力不集中、輕度惡心等癥狀;體積分數(shù)為5%時,會有呼吸不暢、頭暈、耳鳴、血壓升高等癥狀;體積分數(shù)為10%時,會有嚴重缺氧、喪失意識、昏迷等癥狀。
【提出問題】
如何檢驗空氣中CO2的含量是否達到影響人體健康的程度?
【設計實驗】
依據(jù)CO2的性質(zhì),選擇檢驗方法。
方法一:分別向二氧化碳含量不同的空氣中伸入一根燃著的木條。
方法二:分別向二氧化碳含量不同的空氣中加入2 mL X溶液,振蕩。
方法三:分別向二氧化碳含量不同的空氣中加入2 mL飽和的澄清石灰水,振蕩。
【實驗現(xiàn)象】
【解釋與應用】
(1)方法一依據(jù)的CO2性質(zhì)是 。
(2)用化學方程式表示方法三的原理: 。
(3)從滅火原理分析,方法一中均沒有出現(xiàn)“燃著的木條熄滅”的原因是 。
(4)菜窖中一般會含有較多的二氧化碳,人不能貿(mào)然進入。菜窖中的二氧化碳氣體主要來源是植物的呼吸作用及腐爛。為確保人體健康不受影響,在進入菜窖前,應對其中的二氧化碳的含量進行檢驗,請寫出檢驗方法及結果判定:
。
【拓展探究】
利用如圖裝置,粗略測定菜窖中二氧化碳的體積分數(shù)。
(5)連接實驗裝置:裝置接口的連接順序為 。
(6)用注射器收集50 mL菜窖氣體進行實驗,在量筒中共收集到水的體積為45 mL,該菜窖氣體中二氧化碳的體積分數(shù)為 。
類型四 質(zhì)量守恒定律的探究
6.(2023四川安岳期末)某化學興趣小組的同學設計了四個實驗裝置(托盤天平略)來驗證質(zhì)量守恒定律,如圖A、B、C、D所示。
A.白磷燃燒 B.酒精與水混合


C.過氧化氫溶液與二氧化錳混合 D.鎂條燃燒
(1)同學們經(jīng)過討論后認為 (填裝置字母)不能用質(zhì)量守恒定律解釋。
(2)白磷燃燒的過程中,沒有發(fā)生變化的粒子是 (填粒子符號)。
(3)質(zhì)量守恒定律的微觀解釋是 (填序號)。
A.原子種類不變 B.原子數(shù)目不變
C.元素種類不變 D.物質(zhì)種類不變
E.原子質(zhì)量不變 F.分子質(zhì)量不變
(4)實驗結束后,發(fā)現(xiàn)鎂條燃燒除了產(chǎn)生大量的白色固體外,還有少量黃色固體。
【提出問題】
黃色固體是什么?
【查閱資料】
①氧化鎂為白色固體;
②鎂能與氮氣反應生成黃色的氮化鎂(Mg3N2)固體;
③氮化鎂與水反應產(chǎn)生氨氣(NH3),該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。
【作出猜想】
黃色固體是Mg3N2。
【實驗探究】
請設計實驗,驗證猜想。
【反思與交流】
通過鎂條在空氣中燃燒能產(chǎn)生少量黃色固體這一現(xiàn)象,你對燃燒條件的新認識是 。
答案全解全析
1.(1)確保裝置不漏氣(合理即可) (2)4P+5O2 2P2O5 氧氣被消耗,集氣瓶內(nèi)壓強減小 (3)實驗2 實驗2消耗氧氣更徹底 (4)只和空氣中的氧氣反應且生成物不是氣體
解析 (1)為提高實驗的準確性,實驗應注意的事項有確保裝置不漏氣,紅磷和鐵粉除氧劑足量等。(2)實驗1中,紅磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷;紅磷燃燒消耗氧氣,瓶內(nèi)壓強減小,故打開K1,水能倒吸入集氣瓶中。(3)根據(jù)圖3、圖4中信息可知,實驗2消耗氧氣更徹底,則實驗2的測定方法更準確。(4)進行測定空氣中氧氣含量的實驗時,替代物應滿足只和空氣中的氧氣反應,并且生成物不是氣體。
2.(1)⑤③①②④ (2)4P+5O2 2P2O5 (3)10 (4)② (5)④ (6)實驗精確度高(合理即可)
解析 (1)白磷燃燒測量空氣中氧氣體積分數(shù)的實驗步驟:連接儀器并檢查裝置的氣密性;將白磷裝入試管,注射器活塞前沿置于20 mL刻度處,并按圖1所示的連接方式固定好,再用彈簧夾夾緊膠皮管;點燃酒精燈,引燃白磷;撤去酒精燈,待試管冷卻后松開彈簧夾;讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)。該實驗正確的實驗操作順序是⑤③①②④。(2)白磷與氧氣在點燃條件下反應生成五氧化二磷。(3)試管的容積為50 mL,注射器前沿在20 mL處,關閉彈簧夾,對白磷進行加熱,此時與白磷反應的是試管中的氧氣,注射器中的氧氣沒有參與反應,由于氧氣約占空氣體積的1/5,參加反應的氧氣體積為50 mL×1/5=10 mL,充分反應后,冷卻至室溫,打開彈簧夾,注射器活塞將停在20 mL-10 mL=10 mL處。(4)反應前集氣瓶中空氣的體積:c-a,反應后消耗氧氣的體積等于流入集氣瓶中水的體積:b-a,故a、b、c三個數(shù)據(jù)滿足的等式關系為b-ac-a=15。(5)①碳燃燒消耗氧氣的同時生成二氧化碳氣體,實驗的實際值比理論值小;②用紅磷代替白磷,對實驗結果不會造成影響;③沒有冷卻到室溫就測量,氣體受熱膨脹,體積偏大,實驗的實際值比理論值小;④白磷燃燒集氣瓶中的氣體膨脹,彈簧夾未關閉,集氣瓶中的部分氣體逸出,實驗的實際值比理論值大。(6)改進后的裝置無需打開瓶塞點燃白磷,可避免瓶內(nèi)空氣外逸而造成實驗誤差,實驗精確度高。
3.(1)產(chǎn)生的氧氣少
(2)2H2O2 2H2O+O2↑
(3)證明二氧化錳的化學性質(zhì)在反應前后不變
(4)MnO2的用量在0.1 g~0.5 g范圍內(nèi),二氧化錳的用量越多,反應越快(合理即可)
解析 (1)實驗1中有氣泡產(chǎn)生,但帶火星的木條不復燃,說明過氧化氫分解速率緩慢,產(chǎn)生的氧氣少。(2)過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解生成水和氧氣,化學方程式為2H2O2 2H2O+O2↑。(3)實驗2反應結束后重新加入過氧化氫溶液,帶火星的木條伸入試管后復燃,說明二氧化錳的化學性質(zhì)在反應前后沒有改變。
4.(1)分液漏斗 (2)c (3)能控制反應速率(合理即可) 隨時控制反應的發(fā)生和停止 ABD (4)反應物是液體,反應不需要加熱 2H2O2 2H2O+O2↑ 分解 質(zhì)量 化學性質(zhì) (5)②比①先變紅 (6)坩堝鉗 繞成螺旋狀的鐵絲與氧氣接觸更充分,受熱面積更大(合理即可) 3Fe+2O2 Fe3O4
解析 (2)二氧化碳的密度比空氣大,若用裝置D收集CO2,則CO2應從長管通入。(3)裝置A使用的分液漏斗能控制滴加液體的速率,從而控制反應速率。裝置C通過控制彈簧夾的開關,可隨時控制反應的發(fā)生和停止。如果裝置氣密性不好,則關閉彈簧夾后,裝置內(nèi)氣體逸出,試管內(nèi)壓強不會增大,無法實現(xiàn)固液分離,A符合題意;如果鹽酸已經(jīng)消耗完全,則反應不再進行,裝置內(nèi)壓強不會增大,無法實現(xiàn)固液分離,B符合題意;鹽酸濃度影響反應速率,與內(nèi)部壓強變化沒有關系,C不符合題意;大理石顆粒變小掉到多孔隔板以下,大理石和稀鹽酸始終接觸,無法實現(xiàn)固液分離,D符合題意。(4)過氧化氫在二氧化錳作催化劑的條件下生成水和氧氣,該反應符合“一變多”的特征,屬于分解反應;催化劑只能改變化學反應的速率,自身的質(zhì)量和化學性質(zhì)在反應前后不變。(5)因為CO2密度大于空氣,實驗E中,②比①先變紅。(6)夾取細鐵絲需要用坩堝鉗;繞成螺旋狀的鐵絲比直鐵絲與氧氣接觸更充分,受熱面積更大,故燃燒更劇烈;鐵和氧氣在點燃的條件下生成四氧化三鐵。
5.(1)不可燃,不支持燃燒 (2)CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O (3)二氧化碳含量較低 (4)用蠟燭做燈火試驗,若蠟燭熄滅或燃燒不旺,則二氧化碳含量較高,不能進入 (5)adecbf (6)10%
解析 (2)二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣和水。(3)從滅火原理分析,方法一中均沒有出現(xiàn)“燃著的木條熄滅”的原因是二氧化碳含量較低。(5)先用注射器抽取菜窖中一定體積的空氣,然后把氣體全部推入足量的澄清石灰水中,吸收掉二氧化碳氣體;剩余氣體的體積用排水法進行測量,因此裝置接口的連接順序為adecbf。(6)用注射器收集50 mL菜窖氣體進行實驗,在量筒中共收集到水的體積為45 mL,則該菜窖氣體中二氧化碳的體積分數(shù)為50 mL-45 mL50 mL×100%=10%。
6.(1)B (2)P、O (3)ABE (4)【實驗探究】濕潤的紅色石蕊試紙 濕潤的紅色石蕊試紙變藍 【反思與交流】燃燒不一定需要氧氣(合理即可)
解析 (1)B裝置內(nèi)發(fā)生的變化屬于物理變化,不能用質(zhì)量守恒定律解釋。(2)原子是化學變化中的最小微粒,所以白磷燃燒的過程中,沒有發(fā)生變化的粒子是磷原子和氧原子,符號為P、O。(3)質(zhì)量守恒定律的微觀解釋是化學反應前后原子的種類、數(shù)目和質(zhì)量保持不變。(4)【實驗探究】取少量黃色固體于試管中,加入適量水,把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口,濕潤的紅色石蕊試紙變藍,說明氮化鎂和水反應生成了氨氣,猜想正確。【反思與交流】鎂能夠在氮氣中燃燒,說明燃燒不一定需要氧氣。
實驗序號
①
②
③
④
⑤
⑥
MnO2粉末用量/g
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
所用時間/s
17
8
6
3
2
2
方法一
方法二
方法三
空氣
正常
燃燒
溶液無明顯變化
溶液無明顯變化
1%的CO2氣體樣品
正常
燃燒
溶液無明顯變化
澄清石灰水變渾濁
5%的CO2氣體樣品
正常
燃燒
溶液由紫色變成紅色
澄清石灰水變渾濁
10%的CO2氣體樣品
燃燒
不旺
溶液由紫色變成紅色
澄清石灰水變渾濁
實驗操作
實驗現(xiàn)象及結論
取少量黃色固體于試管中,加入少量水,再將 放在試管口
實驗現(xiàn)象: ;實驗結論:猜想正確

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