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化　 学　 试　 题

 

[组图]我们周围的空气

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主要内容：氧气的制取
（一）氧气的工业制法
　　工业制取氧气的方法：分离液态空气制取氧气。利用空气中氧气、氮气的沸点不同，将液态空气蒸发，由于液氮的沸点比液氧低，所以氮气先蒸发出去，剩余的主要就是液氧了。此变化是物理变化，不是分解反应。
　　富氧膜技术获得氧气：在一定压力下，让氧气通过具有富集氧气功能的薄膜，可以得到含氧量较高的空气。利用这种膜进行多级分离，可以得到含90％以上的氧气的富氧空气。

（二）实验室制取氧气
　　实验室制取物质的原则和特点：原料便宜、操作简单、反应速度适中。

一、分解过氧化氢溶液（双氧水）制取氧气
实验 现象 实验结论
把带火星的木条伸入装有过氧化氢溶液的试管 带火星的木条很快熄灭 常温时，过氧化氢溶液不易产生大量氧气
加热装有过氧化氢溶液的试管，再把带火星的木条伸入 有气体生成，带火星的木条很快复燃 加热过氧化氢溶液，有氧气放出
向装有过氧化氢溶液的试管中加少量的MnO2 ，再用带火星的木条伸入 立即产生大量气体，带火星的木条很快复燃 二氧化锰使过氧化氢溶液在常温时迅速分解，产生氧气
文字表达式及化学符号 过氧化氢水 + 氧气
H2O2　　　 H2O　 O2
　　常温下，过氧化氢的分解速率很慢，二氧化锰在过氧化氢分解反应中起了加快化学反应速率的作用，实验后测得二氧化锰的质量和化学性质都没有改变，化学上把二氧化锰这种改变化学反应速率的作用叫催化作用，能起催化作用的物质叫该反应的催化剂。
　　催化剂：在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质。
　　注意：
　　①定义中的“改变”包含的意思是加快或者减慢。
　　②催化剂又称为触媒。
　　③催化剂不会改变生成物的量，而只是改变了化学反应的速率而已。
　　④催化剂在反应前后，质量和化学性质不变，物理性质可能发生改变。
　　⑤催化剂必须具体到某个化学反应，不能说二氧化锰是催化剂或者二氧化锰能加快化学反应速率，应该说成：二氧化锰是过氧化氢分解制取氧气的反应的催化剂。
　　催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。

二、加热氯酸钾、高锰酸钾制取氧气。
　　制取氧气反应原理：
　　① 加热氯酸钾和二氧化锰的混合物　
　　　 文字表达式：氯酸钾氯化钾＋氧气　
　　　 符号：　　　KClO3　 　 　　KCl 　　O2　　
　　 　氯酸钾是白色固体，二氧化锰是黑色粉末。二氧化锰是氯酸钾制氧气的催化剂。
　　② 加热高锰酸钾
　　 　文字表达式：高锰酸钾 　锰酸钾 +二氧化锰 +氧气　
　　 　符号：　　　KMnO4　　　　　K2MnO4 　　MnO2 　　O2
　　 　高锰酸钾是暗紫色固体，具有杀菌消毒的作用，医院里常用作消毒剂。
　　 　概念：
　　 　分解反应：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应。
　　 　分解反应属于化学反应的四个基本反应类型之一。

三、加热高锰酸钾制取氧气的装置及操作
　　　　　　　　　　　　　　
　　1．实验装置：
　　（1）发生装置：固体加热制备气体，采用大试管内装药品，固定在铁架台上，用酒精灯加热的发生装置。
　　（2）收集装置：
　　 　　① 排水集气法——氧气不易溶于水且不于水发生反应；
　　 　　② 向上排空气法——氧气密度比空气略大。
　　　 　　 凡是难溶于水或不易溶于水且不跟水发生化学反应的气体都可以用排水集气法收集。
　　　 　　 密度比空气大的气体且不与空气发生反应的气体，都可以用向上排空气法收集；
　　　 　　 密度比空气小的气体且不与空气发生反应的气体，都可以用向下排空气法收集。

　　2．实验步骤：
　　（1）连接装置。（先下后上，先左后右）
　　（2）检验装置气密性。
　　（3）装药品。（将高锰酸钾装入大试管，试管口略向下倾斜，在试管口要塞一团棉花）
　　（4）加热。（先均匀加热，再固定在有药品的部位加热，加热时使用酒精灯的外焰）
　　（5）收集氧气。（导气管刚冒出泡时不要立即收集，因为开始排出的是试管中的空气。待气泡从集气瓶口逸出时，表明集气已满。用玻璃片在水下盖好，取出正立在桌面上。因为氧气密度比空气略大。）
　　（6）将导气管移出水面。
　　（7）熄灭酒精灯，停止加热。
　　特别注意（6）、（7）两步不能交换，如果先移去酒精灯，会引起试管内压强减小，使水槽中的水在大气压强作用下进入热的试管，使试管炸裂。

　　3．注意事项：
　　（1）试管口略向下倾斜。（防止因加热时药品所含湿存水变为水蒸气，在试管口冷凝成水滴，沿着试管留下至试管底部，使试管破裂）
　　（2）伸入试管内的导管不宜过长，以免气体难以排出。
　　（3）加热前要检验装置的气密性。方法是：将导气管的一端放入水中，双手紧握试管，观察导气管口是否有气泡产生。松开手，稍等片刻，看导气管中是否上升形成水柱。
　　（4）加热高锰酸钾制备氧气，要在试管口放一小团棉花。（防止高锰酸钾进入导气管堵塞导管，同时防止生成的氧气不纯。）
　　（5）用排水法收集氧气，导管口开始有气泡放出时不宜立即收集，当气泡连续地较均匀地放出后再收集。（因为开始放出的气泡不纯，含有空气）
　　（6）排水法收集氧气结束时，应先撤去导管，后停止加热。（防止水倒吸入试管，导致热的试管破裂）

【例题解析】
　　1．被称为“生命之源”的水（H2O）和被称为“绿色氧化剂”的双氧水（H2O2），都是由氢、氧两种元素组成的化合物，通常情况下均为无色液体。在化学实验开放日，实验小组的同学用下面的方法鉴别水和双氧水两瓶无色液体，请填写有关内容：
实验步骤 实验现象 实验结论
①将等体积的两种无色液体分别加入A、B两个试管中。
②分别向A、B两试管中同时加入等质量（少量）的二氧化锰，观察现象。
　　 　　　　 		A试管中无明显现象
B试管中有气泡产生		 A试管中的无色液体是：
____________；
B试管中的无色液体是：
____________；
　　（1）B试管中发生反应的文字表达式：__________________________________
　　（2）如何验证B试管中产生的气体？　__________________________________

　　【分析】两试管中加入的均为无色液体，H2O2在二氧化锰做催化剂的条件下能够迅速分解产生氧气，而水不会。所以A管中的无色液体为H2O；B管中为H2O2（写化学式或名称都给分）。知道了B管中是双氧水在二氧化锰做催化剂分解制氧气，文字表达式很快能写出：过氧化氢水＋氧气。验证B管中产生的气体，作答时必须注意包括三个方面的内容：操作步骤、实验现象和结论。
　　本题答案：A管中的无色液体为H2O；B管中为H2O2
　　　　　 　 过氧化氢水＋氧气
　　 　　　　 用带火星的木条伸入试管，木条复燃，证明产生的是氧气。

　　2．课堂上老师做了一个实验：将液态空气倒入一只烧杯中，发现立即冒出大量气泡，把一根燃着的小木条置于烧杯口，小木条火焰熄灭；过一会而再把燃着的小木条置于烧杯口，此时小木条不但没有熄灭，反而燃烧更旺。据此实验现象回答下列问题：
　　（1）由于液氮的沸点比液氧的沸点____（填“高”或“低”）导致____首先从液态空气中挥发出来；
　　（2）“过一会而，小木条不但没有熄灭，反而燃烧更旺”，其原因是____蒸发出来，且______。

　　【分析】本题考查对工业制氧气的方法——分离液态空气方法的理解。其依据是氮气和氧气的沸点不同，且比氧气低，因为液态空气中先分离出来的是氮气，余下的液态氧气保存于蓝色钢瓶中。所以，燃着的木条置于烧杯口，氮气先挥发出来，氮气不支持燃烧，所以小木条火焰熄灭；后挥发出来的是氧气，氧气具有助燃性，所以能使带火星的木条复燃。
　　本题答案：（1）低　 氮气　 （2）氧气　 氧气能支持燃烧

　　3．下列关于催化剂的说法正确的是：①在化学反应前后质量变少；②使用催化剂能增加生成物的量；③块状催化剂在使用后可能变为粉末状；④在化学反应前后化学性质不变；⑤二氧化锰可以作为各种化学反应的催化剂。在上述说法中正确的是
　　A.①③　　　　 B.②④　　　　　 C. ③④　　　 D.②③⑤　

　　【分析】理解催化剂的概念时应注意以下几点：对于一个化学反应，催化剂只是改变了化学反应的速率，不会改变生成物的量，所以②不对。在反应前后，催化剂的质量和化学性质都不会发生改变，但物理性质可能发生改变，比如说由块状变成粉末状。所以①不正确，③④正确。二氧化锰除了作双氧水分解制氧气的催化剂，还可以作为氯酸钾分解制氧气的催化剂，所以⑤不对
　　本题答案：C

　　4．以下是三种气体的密度(O℃、101 kPa)和溶解度(20℃、lOl kPa)。
气体 H2 CO2 S02
密度／g/L 0.0899 1.977 2.716
溶解度／g 0.0001603 O．1688 11.28
　　实验室收集SO2气体，可采用的方法是　
　　A．向上排空气法　　　B．向下排空气法
　　C．排水集气法　 　　 D．既可用向上排空气法，又可用排水集气法

　　【分析】本题考查对气体收集方法的知识。气体的收集方法常用排水集气法和排空气集气法。排水法收集主要是考虑气体不易或者难溶于水且不与水发生反应，而SO2易溶于水，不能用排水集气法收集。若气体的密度大于空气的密度且不与空气中的成分发生反应，则可用向上排空气法收集。SO2的密度比空气大，可以用向上排空气法收集。
　　本题答案：A

　　5．下列化学反应既不是化合反应，也不是分解反应的是（　 ）
　　A．水 　氢气 + 氧气　　　 B. 一氧化碳 + 氧气 　二氧化碳
　　C. 铝 + 氧气 　氧化铝　　 D. 乙炔 + 氧气 　二氧化碳 + 水

　　【分析】本题考查对化合反应和分解反应的掌握情况。化合反应是由两种或两种以上的物质生成一种物质的化学反应，而分解反应由一种物质生成两种或两种以上其他物质的化学反应。根据定义，A是分解反应，B、C是化合反应，D既不是化合反应，也不是分解反应，是氧化反应。
　　本题答案：D

来源：中国哲士网

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