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专题3 空气、氧气、二氧化碳（考题猜想）（12大题型）-2024-2025学年八年级化学上学期期中考点大串讲（沪科版·上海五四学制2024）
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这是一份专题3 空气、氧气、二氧化碳（考题猜想）（12大题型）-2024-2025学年八年级化学上学期期中考点大串讲（沪科版·上海五四学制2024），共51页。
▉题型1 测定空气中氧气的含量
【例1】（23-24九年级上·上海长宁·期中）利用如图装置验证了空气中氧气的体积分数，起始量筒内水的体积是80mL。下列叙述错误的是
A．实验前需检查装置气密性B．红磷熄灭、集气瓶冷却后再打开止水夹
C．用木炭粉代替红磷也可达到实验目的D．最终量筒中液面约降至40mL刻度线处
【答案】CD
【详解】A、实验前检查装置气密性是实验成功的前提条件，正确，不符合题意；
B、红磷熄灭、试管冷却后再打开止水夹，防止升温使得气体膨胀导致测得空气中氧气的体积分数偏低，正确，不符合题意；
C、用木炭粉代替红磷会导致测得空气中氧气的体积分数偏低，不能够达到实验目的，因为木炭燃烧会产生二氧化碳气体，影响实验中产生压强差的数值，故错误，符合题意；
D、空气中氧气的体积分数约为，因此进入试管中的水的体积为：，因此，最终量筒中液面约降至刻度线处，错误，符合题意；故选CD。
【变式1-1】（23-24九年级上·上海静安·期中）学习小组利用了数字化实验技术进行了“空气中氧气体积分数测定”再探究（如图1）。实验通过严谨的测定得到数据（如图2）。请你根据实验及其数据分析回答下列问题。
(1)写出本实验红磷燃烧的化学方程式 。
(2)红磷熄灭，待 后打开弹簧夹，否则会使测定结果 （选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）
(3)整个实验过程中可以观察到的现象有 。
(4)解释图2中CD段压强变化的原因是 。
【答案】(1)4P+5O22P2O5
(2) 冷却至室温 偏小
(3)大量白烟，烧杯中的水倒流入集气瓶约占体积的五分之一
(4)反应消耗了氧气，瓶内压强减小
【详解】（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，化学方程式为：4P+5O24P2O5；
（2）红磷燃烧放热，红磷熄灭时集气瓶内压强仍比较大，若此时打开弹簧夹，进来集气瓶中的水会偏少，所以应等装置冷却至室温后打开弹簧夹，否则会使测定结果偏小；
（3）整个实验过程中可以观察到①红磷燃烧，产生大量白烟②红磷熄灭后，待装置冷却至室温后打开弹簧夹，烧杯中的水倒流入集气瓶约占体积的五分之一；
（4）图2中BC段压强增大是因为红磷燃烧放热，压强变大，CD段压强变小是因为红磷燃烧反应消耗了氧气，瓶内压强减小。
【变式1-2】（23-24九年级上·上海杨浦·期中）有关物质组成及化学规律的发现对化学的发展做出了重要贡献。
(1)拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（如图1）。该实验中选择使用汞的优点有______。
A．只与空气中氧气发生反应
B．汞俗称水银，常温下为液态，安全无毒
C．反应速度快，几分钟可完成
D．反应生成的氧化汞为固体，基本不影响压强变化
(2)实验室常用图2所示的方法测定空气中氧气的含量。
I.红磷燃烧的化学方程式 。
Ⅱ.若实验中没有夹紧弹簧夹，测定的空气中氧气的含量将 （选填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
(3)按照图3进行实验，关闭弹簧夹，取足量白磷于气密性良好的集气瓶中燃烧（集气瓶体积为250mL），火焰熄灭后冷却至室温。
I.根据表中数据计算空气中氧气的体积分数，列式为，该列式是否合理？若不合理，请说明原因 。
Ⅱ.若用木炭替代白磷完成本实验，则集气瓶中液体应具有的性质是 。
(4)按照图4连接压强传感器，测得压强曲线如图5，请分析BC段压强变化的原因 。
【答案】(1)AD
(2) 偏大
(3) 不合理，实验前集气瓶中含有少量水，空气的体积应为集气瓶体积减去实验前水的体积 能与二氧化碳气体反应
(4)白磷燃烧放热导致气压增大幅度大于氧气消耗导致气压减小幅度，集气瓶中压强增大
【详解】（1）A、汞只与空气中氧气发生反应，实验结果较准确，符合题意；
B、汞俗称水银，常温下为液态，有毒，不符合题意；
C、汞只与空气中氧气反应速度较慢，不符合题意；
D、反应生成的氧化汞为固体，基本不影响压强变化，符合题意。
故选AD；
（2）I.红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式：；
Ⅱ.若实验中没有夹紧弹簧夹，磷燃烧过程中气压增大，集气瓶内的空气可能逸出，测定的空气中氧气的含量将偏大；
（3）I.根据表中数据计算空气中氧气的体积分数，列式为，该列式不合理，原因是实验前集气瓶中含有少量水，空气的体积应为集气瓶体积减去实验前水的体积；
Ⅱ.若用木炭替代白磷完成本实验，则集气瓶中液体应具有的性质是能与二氧化碳气体反应，使得瓶内的气压降低；
（4）BC段压强变化的原因白磷燃烧放热导致气压增大幅度大于氧气消耗导致气压减小幅度，集气瓶中压强增大。
【变式1-3】（23-24九年级上·上海黄浦·期中）气体压力传感器与数据采集器和数据处理软件相结合，可用于检测密闭体系内气压变化，如图为空气中氧气含量测定实验的实验装置图图1，以及用气体压力传感器测的集气瓶中气压变化图图2。
(1)图2中BC段气压变化的原因是 ，根据DE段气压变化，在D点实验操作是 。
(2)如图用白磷也可以验证空气中氧气的体积分数。下列叙述错误的是 。
A．实验前需检查装置气密性
B．白磷需足量
C．用木炭粉代替白磷也可达到实验目的
D．最终量筒中液面约降至40mL刻度线处
【答案】(1) 红磷燃烧放热，使瓶内气体受热膨胀 打开止水夹
(2)CD
【详解】（1）图2中BC段气压变化的原因是红磷燃烧放热，使瓶内气体受热膨胀；DE段气压变大，在D点的实验操作是打开止水夹，水倒流到集气瓶中，气体的体积变小，气压增大；
（2）A、因为是测定氧气含量，因此实验前需检查装置气密性，说法正确；
B、为了完全实验结果更准确，需将瓶内的氧气完全消耗，白磷需足量，说法正确；
C、木炭燃烧生成二氧化碳，导致试管中的压强几乎不变，反应结束后，打开止水夹，水不能进入试管，不能测定氧气含量，说法错误；
D、最终量筒中液面约降至：刻度线处，说法错误。
故选CD。
【变式1-4】（22-23九年级上·上海徐汇·期中）为测定空气中氧气的含量，兴趣小组设计如下方案：将一只注射器的尖端封住，在其中放入白磷，请回答下列问题：
(1)实验前，将注射器活塞前沿从20mL刻度处往前推至不能再推，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明 ；
(2)将注射器浸入热水中，引燃白磷。发生反应的化学方程式是 ，反应过程中的现象是 。反应结束后，活塞停在17mL处，该结果不准确，同学们认为可能的原因有①白磷不足；②装置未冷却到室温。甲同学提出，只需要静置该装置，若出现 的现象，则说明原因②成立。
(3)乙同学提出直接在上述装置加装气压传感器（如图a），并用夹持装置固定活塞和针筒，用以探究该实验过程中气压的变化。实验结束后发现装置中气压变化如图b所示。请你分析解释：
①实验开始时，气压略上升的原因是 。
②从图b所得数据分析，能说明氧气约占空气体积五分之一的证据是 。
【答案】(1)装置气密性良好
(2) 产生大量白烟 活塞前进到16mL处
(3) 反应放出热量，气压增大 （合理即可）
【详解】（1）实验前，将注射器活塞前沿从20mL刻度处往前推至不能再推，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明装置气密性良好，故填：装置气密性良好。
（2）白磷和氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷，发生反应的化学方程式是：；白磷燃烧产生大量白烟；氧气约占空气体积的五分之一，注射器中氧气的体积为：20mL×15=16mL，静置该装置冷却至室温，活塞前进到16mL处，则说明原因②成立。故填：；产生大量白烟；活塞前进到16mL处。
（3）①实验开始时，气压略上升的原因是白磷燃烧放出热量，导致气体体积膨胀，气压增大；
②白磷燃烧消耗掉空气中五分之一体积的氧气，剩下五分之四体积的氮气，所以能说明氧气约占空气体积五分之一的证据是起始压强与反应结束压强之比为5∶4，即。
故填：反应放出热量，气压增大；（合理即可）。
▉题型2 空气的成分和应用
【例2】（22-23九年级上·上海奉贤·期中）关于物质性质和用途的描述中，不相关的是
A．稀有气体化学性质稳定，可用于制作霓虹灯
B．氮气化学性质稳定，可充入食品袋以延长食品保质期
C．氧气助燃，可用作火箭发射的燃料
D．氦气密度小而且性质稳定，可用作探空气球
【答案】AC
【详解】A、稀有气体可用于制作霓虹灯主要是利用其物理性质：通电时它们会发出不同颜色的有色光，不符合题意；
B、氮气化学性质稳定，可充入食品袋防止食品腐败，以延长食品保质期，符合题意
C、氧气助燃，可用作火箭发射的助燃剂，不符合题意；
D、氦气密度小而且性质稳定，可用作探空气球，符合题意。
故选AC
【变式2-1】（22-23九年级上·上海徐汇·期中）氦气能够做霓虹灯的主要原因是
A．通电时发出有色光B．性质稳定C．密度小D．难溶于水
【答案】A
【详解】稀有气体可以制成霓虹灯的原因是稀有气体在通电时可发出不同颜色的光，故选A。
【变式2-2】（23-24九年级上·上海长宁·期中）下列气体能用于充入灯泡做霓虹灯的物质是
A．氧气B．氮气C．氦气D．二氧化碳
【答案】C
【详解】稀有气体通电时，能发出不同颜色的光，所以稀有气体用于霓虹灯，氦气属于稀有气体。
故选C。
【变式2-3】（23-24九年级上·上海徐汇·期中）空气成分中含量最高且常用作保护气的是
A．氦气B．氧气C．二氧化碳D．氮气
【答案】D
【详解】A、氦气属于稀有气体，稀有气体约占空气体积的0.94%，含量较少，且稀有气体化学性质稳定，可作保护气，不符合题意；
B、氧气约占空气体积的21%，含量较多，不能作保护气，不符合题意；
C、二氧化碳约占空气体积的0.03%，含量较少，通常不用作保护气，不符合题意；
D、氮气约占空气体积的78%，是空气中含量最多的气体，化学性质稳定，常用作保护气，符合题意；
故选：D。
【变式2-4】（23-24九年级上·上海崇明·期中）空气是一种宝贵的资源，请用空气中常见气体填空：（填气体名称）
(1)绿色植物光合作用吸收的气体是 。
(2)能代替氢气填充飞艇的稀有气体是 。
(3)鱼虾能在水中存活，说明水中溶解有 。
(4)夏天盛放雪糕的杯子外壁附有水珠，说明空气中含有 。
【答案】(1)二氧化碳
(2)氦气
(3)氧气
(4)水蒸气
【详解】（1）二氧化碳是绿色植物进行光合作用的原料；
（2）稀有气体中氦气的密度比空气小，且化学性质很不活泼，能代替氢气填充飞艇；
（3）氧气能供给呼吸，鱼虾能在水中存活，说明水中溶解有氧气；
（4）夏天盛放雪糕的杯子外壁温度很低，使周围空气中水蒸气冷凝成小水滴，出现一层水珠，说明空气中含有水蒸气。
▉题型3保护空气的质量
【例3】（23-24九年级上·上海金山·期中）排放到空气中，不会造成大气污染的是
A．二氧化碳B．二氧化氮C．二氧化硫D．可吸入颗粒物
【答案】A
【分析】空气污染物包括有害气体和烟尘，主要的有害气体有一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等。
【详解】A、空气中含有二氧化碳，则二氧化碳不属于空气污染物，不会造成大气污染，故A正确；
B、二氧化氮属于有害气体，会引起空气污染，故B错误；
C、二氧化硫属于有害气体，会引起空气污染，故C错误；
D、可吸入颗粒物属于烟尘，会引起空气污染，故D错误；
故选A。
【变式3-1】（23-24八年级下·山东泰安·期中）下列物质没有计入空气污染指数的是
A．CO2B．O3C．COD．总悬浮颗粒物
【答案】A
【详解】A、二氧化碳是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，符合题意；
B、臭氧具有强氧化性，对人体健康不利，属于空气污染物，不符合题意；
C、一氧化碳有毒，属于空气污染物，不符合题意；
D、总悬浮颗粒物能导致雾霾等的发生，属于空气污染物，不符合题意。
故选A。
【变式3-2】（23-24八年级下·山东泰安·期中）下列有关空气的说法正确的是
A．空气的成分按质量计算，氧气约占21%
B．空气中各成分的含量恒定不变
C．空气污染指数越小，空气质量越好
D．目前计入空气污染指数的有害气体包括：二氧化硫、二氧化碳、二氧化氮和臭氧等
【答案】C
【详解】A、空气的成分按体积计算，氧气约占21%，故A说法错误；
B、空气中各成分的含量相对稳定，并不是恒定不变的，部分成分含量随地区不同会有所不同，故B说法错误；
C、空气污染指数越小，空气质量级别越低，则空气质量越好，故C说法正确；
D、前计入空气污染指数的有害气体包括：二氧化硫、二氧化氮和臭氧等，二氧化碳属于空气的成分之一，不属于空气污染物，故D说法错误；
故选：C。
【变式3-3】（22-23八年级上·黑龙江哈尔滨·期中）下列关于空气的说法不正确的是
A．空气质量级别越高，空气质量越好
B．被污染的空气会严重损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡
C．空气污染导致的环境问题有：全球气候变暖，酸雨和臭氧空洞
D．作为中学生，为保护空气我们可以少乘坐私家车，多步行
【答案】A
【详解】A、由表中数据可知，空气质量级别越高，空气质量越差，该选项说法不正确；
B、被污染的空气会严重损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡，该选项说法正确；
C、空气污染导致的环境问题有：全球气候变暖，酸雨和臭氧空洞等，该选项说法正确；
D、少乘坐私家车，多步行，有利于保护环境，该选项说法正确。
故选A。
【变式3-4】（23-24八年级下·山东济宁·期中）太白湖新区某日的空气质量报告如图，下列说法错误的是
A．当日的首要污染物为可吸入颗粒物B．“污染指数”越小表示空气质量越好
C．报告中的与酸雨的形成无关D．当日CO未对城区空气造成污染
【答案】C
【详解】A、如图的空气质量报告可知：可吸入颗粒物（PM10）的指数最大，故当日的首要污染物为可吸入颗粒物（PM10），说法正确；
B、“污染指数”越大，空气污染越严重，空气质量越差，“污染指数”越小表示空气质量越好，说法正确；
C、SO2和NO2在大气中与水结合都能生成酸，是形成酸雨的主要气体，报告中的与酸雨的形成有关，说法错误；
D、如图的空气质量报告可知：CO指数为0，所以当日CO未对城区空气造成污染，说法正确；
故选：C。
▉题型4 氧气的性质和用途
【例4】（22-23九年级上·上海奉贤·期中）关于氧气的性质的实验现象中，描述正确的是
A．木炭在氧气中燃烧，发出红光B．红磷在空气中燃烧，产生白烟
C．铁丝在空气中燃烧时火星四射，生成黑色固体D．硫在氧气中燃烧，生成二氧化硫气体
【答案】B
【详解】A、木炭在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，放出热量，故选项说法错误；
B、红磷与氧气燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷是固体颗粒，则红磷在空气燃烧产生大量的白烟，故选项说法正确；
C、铁丝只能在氧气中燃烧，不能在空气中燃烧，故选项说法错误；
D、硫在氧气中燃烧，实验现象为：产生明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气体的气体，生成二氧化硫气体是实验结论，故选项说法错误。
故选C。
【变式4-1】（22-23九年级上·上海奉贤·期中）下列不属于硫磺在氧气中燃烧现象的是
A．放出热量B．蓝紫色火焰
C．淡蓝色火焰D．有刺激性气味的气体生成
【答案】C
【详解】硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的气体，故选C。
【变式4-2】（22-23九年级上·上海杨浦·期中）下列说法正确的是
A．工业上用分离液态空气法制氧气，依据氮气与氧气的密度不同
B．空气中氧元素的存在形态是游离态
C．鱼类能在水中生活，证明氧气易溶于水
D．氧气在降温加压条件下可以变成淡蓝色液体
【答案】D
【详解】A、工业上用分离液态空气法制取氧气，是利用液氮和液氧沸点的不同，将其分离，不符合题意；
B、空气中含氧元素的物质有氧气、二氧化碳等，氧气中氧元素以游离态存在，二氧化碳、水蒸气等化合物中氧元素以化合态存在，不符合题意；
C、鱼类能在水中生活，是因为水中含有溶解氧，氧气不易溶于水，不符合题意；
D、氧气在降温加压的条件下可以变成淡蓝色液体，说法正确，符合题意。
故选D。
【变式4-3】纳米铁粉在空气中不易自燃，但稍加热即可剧烈燃烧，如图是纳米铁粉在锥形瓶中燃烧的实验。下列说法不正确的是
A．纳米铁粉燃烧的化学方程式为3Fe+2O2Fe3O4
B．水可防止生成物溅落炸裂瓶底
C．激光手电照射是纳米铁粉燃烧的催化剂
D．气球先膨胀后又变小
【答案】C
【详解】A、纳米铁粉燃烧是纳米铁粉与空气中的氧气反应生成四氧化三铁，反应的化学方程式为：3Fe+2O2Fe3O4，此选项错误；
B、纳米铁粉燃烧放出大量的热，能使固体熔化为液体落到集气瓶中而炸裂瓶底，水可防止生成物溅落炸裂瓶底，此选项正确；
C、激光手电照射是为了达到纳米铁粉的着火点，并不是催化剂，此选项错误；
D、纳米铁粉在空气中燃烧，放出大量的热，使杂质内空气受热膨胀，一段时间后，消耗氧气，装置内气体体积减小，会观察到气球先膨胀后又变小，此选项正确。
故选C。
【变式4-4】（22-23九年级上·上海长宁·期中）下图是氧气性质的实验，请回答问题。
(1)实验一：硫粉在氧气中燃烧，产生 火焰，生成的 (填化学式)会引起酸雨污染。
(2)实验二：铁丝在氧气中燃烧，实验现象是 。
(3)实验三：木炭在氧气中燃烧，发出 光，而木炭在空气中燃烧发出微弱的红光，这说明物质燃烧的剧烈程度与氧气的 有关。
【答案】(1) 蓝紫色 SO2
(2)银白色固体剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体物质，放出大量热
(3) 白 浓度
【详解】（1）硫粉在氧气中燃烧现象是产生蓝紫色火焰，产生一种具有刺激性气味的气体，放出大量的热；硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，其化学式为SO2。
（2）铁在氧气中燃烧现象是银白色固体剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体物质，放出大量热。
（3）木炭在氧气中燃烧的实验现象是剧烈燃烧、发出白光，产生使澄清石灰水变浑浊的气体，放出热量；木炭在氧气中剧烈燃烧，在空气中燃烧则没有在氧气中燃烧剧烈，而空气中氧气浓度远低于纯氧的浓度，表明了物质燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关。
▉题型5 二氧化碳的性质和用途
【例5】（2023·上海静安·一模）下列是二氧化碳性质有关实验。
(1)A中加入石蕊试液的目的是 ，然后向其中一支试管中通入二氧化碳，溶液变 色，反应的化学方程式为 ；本实验中用两只试管的目的是 。
(2)将一瓶二氧化碳沿烧杯内壁慢慢倒入C烧杯中，可以观察到的现象是 ，由此可以得出二氧化碳的性质是 。
(3)利用装置D、E可证明呼出的气体中含有二氧化碳和水蒸气。D装置内应加入的物质是 ；呼出气体与D、E装置的正确连接顺序是呼出气体→ （填导管口字母代号），确定含有水蒸气的现象是 ，发生反应的化学方程式是 。
【答案】(1) 检验二氧化碳是否与水发生化学反应 红 CO2+H2O=H2CO3 对照
(2) 燃着的蜡烛由低到高依次熄灭 不燃烧、不支持燃烧且密度比空气大
(3) 无水硫酸铜 a→b→d D中白色粉末变蓝 CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O
【详解】（1）石蕊溶液遇到酸性物质可以变红，所以加入石蕊的目的是检验二氧化碳是否与水发生化学反应，溶液变成红色说明二氧化碳与水发生了化学反应生成了碳酸，反应的化学方程式为：CO2+H2O=H2CO3，本实验中用两只试管的目的是形成对照实验；
（2）由于二氧化碳的密度比空气大，且既不燃烧也不支持燃烧，所以看到的现象是燃着的蜡烛由低到高依次熄灭；
（3）证明呼出的气体中含有二氧化碳和水蒸气，应该先证明水的存在，再证明二氧化碳的存在，顺序不能颠倒，否则在验证二氧化碳存在时，用到了石灰水，就会干扰水的鉴定，D装置内应该放无水硫酸铜，水会使无水硫酸铜变蓝，发生反应的化学方程式是：CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O。故填：无水硫酸铜，D中白色粉末变蓝，a→b→d，CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O。
【变式5-1】（23-24九年级上·上海普陀·期中）物质的用途错误的是
A．氧气：用作燃料B．稀有气体：制作多种用途的电光源
C．二氧化碳：制碳酸饮料D．氮气：填充灯泡
【答案】A
【详解】A、氧气具有助燃性可作助燃剂，不具有可燃性，不能作燃料，说法错误；
B、稀有气体通电会发出不同颜色的光，可以做电光源，说法正确；
C、二氧化碳能溶于水并生成碳酸，可用于制碳酸饮料，说法正确；
D、氮气的化学性质稳定，可用充入灯泡作保护气，是否正确；
故选A。
【变式5-2】下列实验现象只能反映二氧化碳物理性质的是（ ）
A． 紫色石蕊变红色 B． 石灰水变浑浊
C． 蜡烛熄灭 D． 杠杆左高右低
【答案】D
【详解】A、二氧化碳能使紫色石蕊试液变红色，是由于二氧化碳能与水化合生成了碳酸，反映二氧化碳的化学性质，故A不符合题意；
B、二氧化碳能使石灰水变浑浊，是由于二氧化碳能与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水。反映二氧化碳的化学性质，故B不符合题意；
C、蜡烛熄灭，是由于二氧化碳不燃烧不支持燃烧，密度比空气大，既反映二氧化碳的化学性质又反映了二氧化碳的物理性质，故C不符合题意；
D、杠杆左高右低，是由于二氧化碳的密度比空气大，只反映了二氧化碳的物理性质，故D符合题意。
故选：D。
【变式5-3】（2024·上海杨浦·二模节选）有些化学反应没有现象，为探究反应是否发生设计如图实验。
(1)探究CO2与水反应
将干燥的石蕊试纸放入充满CO2的集气瓶中(A)，取出后向干燥的石蕊试纸上喷水(B)，再将湿润的石蕊试纸放入充满CO2的集气瓶中(C)。观察到石蕊试纸变红的是 (选填“A”、“B”或“C”)，其原因是 。
【答案】(1) C 水和二氧化碳反应生成的碳酸，使石蕊变红
【详解】（1）二氧化碳不能使紫色石蕊变色，水也不能使紫色石蕊变色，但二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红色，则可观察到C中石蕊试纸变红色。
【变式5-4】小刚和小丽研究二氧化碳的性质，分别在试管和烧瓶中装满二氧化碳。
①小刚同学将收集满CO2气体的试管倒插入紫色石蕊试液里(图1)，并轻轻振荡试管。描述产生的现象： ；写出反应的化学方程式： 。
②王丽同学轻轻捏丙中胶头滴管(图2)，看到的现象是 ，反应方程式为 。
【答案】 紫色石蕊试液变红，部分液体进入试管中 CO2+H2O=H2CO3 气球变大，澄清石灰水变浑浊 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
【详解】①二氧化碳能与石蕊试液中的水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊试液变红。小刚同学将收集满CO2气体的试管倒插入紫色石蕊试液里，并轻轻振荡试管，试管中气体减少，压强变小，液体进入试管内。则产生的现象是：紫色石蕊试液变红，部分液体进入试管中，该反应的化学方程式为：CO2+H2O=H2CO3。
②王丽同学轻轻捏丙中胶头滴管，澄清石灰水进入烧瓶内与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，烧瓶内气体减少，压强变小，在大气压的作用下，气球变大，所以看到的现象是气球变大，澄清石灰水变浑浊，反应方程式为：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。
【变式5-5】为了验证二氧化碳与水反应生成碳酸，小赵做了以下实验，不合理的是
A．步骤①B．步骤②C．步骤③D．步骤④
【答案】C
【详解】二氧化碳与水生成碳酸，能使紫色石蕊变红，不能使无色酚酞变色；加热时碳酸分解，石蕊试液由红色变成紫色，所以实验中不合理的步骤是步骤3，故选C。
【变式5-6】小红用实验研究二氧化碳通入水中后发生的变化。
(1)如图甲所示，向一个收集满CO2气体的质软的塑料瓶A中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡，塑料瓶变瘪，此现象 (填“能”或“不能”)证明CO2与水发生了化学反应；
(2)取3mL瓶A中的液体倒入试管B中，滴加紫色石蕊溶液，振荡，观察到溶液颜色变为 色，写出塑料瓶A中反应的化学方程式为
(3)将(2)中试管B继续做如图乙所示的实验。实验中可观察到试管B中有气泡冒出，溶液变为 色；该反应方程式为 ；试管C中现象是 ，试管C中发生反应的化学方程式为 。
【答案】 不能 红 CO2+H2O=H2CO3 紫 H2CO3CO2+H2O 变浑浊 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
【详解】解：(1)由于二氧化碳能溶于水，故向一个收集满CO2气体的质软的塑料瓶A中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡，塑料瓶变瘪，不能证明二氧化碳与水反应；
(2)二氧化碳能与水反应生成碳酸呈酸性，反应的化学方程式为：CO2+H2O=H2CO3；酸性溶液能使石蕊试液变成红色；
(3)碳酸不稳定，受热易分解生成水和二氧化碳，紫色石蕊溶液又由红色变为紫色；二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，该反应方程式为：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。
【变式5-7】某兴趣小组的同学从家里找来矿泉水瓶进行探究活动，请你参与：
【提出问题】CO2能与水反应吗？
【实验】甲同学按如图所示进行实验，打开瓶塞，迅速将烧杯内的水倒入瓶中并拧紧瓶塞，振荡，一会后发现 ，得出结论：CO2能与水反应。
【反思】乙认为甲的实验不足以证明CO2能与水反应，乙的理由是 。
【补充实验】取少量甲实验软塑料瓶中的液体于试管中，向其中滴加紫色石蕊试液，溶液变红，乙同学认为这可以说明CO2能与水反应(提示：石蕊是一种遇酸变红的紫色液体)。
你认为乙同学验证CO2能与水反应的方法，是通过证明 (填序号)。
A 反应物被消耗 B 有新物质生成
【反思】丙同学认为乙同学的实验也不足以证明CO2能与水反应。其理由是 。
【再实验】该兴趣小组的同学经过思考、讨论，设计了如下实验方案，探究CO2能与水反应，请你完成如下实验报告。
【结论】CO2能与水反应，其化学反应方程式为 。
【答案】 塑料瓶变瘪 二氧化碳能够溶于水，也会使塑料中的压强减小 B 乙同学没有排除水和二氧化碳对实验的干扰 水不能使石蕊变色 二氧化碳不能使石蕊变色 二氧化碳和水反应生成了新的物质使石蕊变色
【详解】因为二氧化碳能与水反应，气体减少，压强减小，所以打开瓶塞，迅速将烧杯内的水倒入瓶中并拧紧瓶塞，振荡，一会后发现塑料瓶变瘪；
[反思1]
二氧化碳能够溶于水，也会使塑料中的压强减小，所以不能仅仅依据塑料瓶变瘪就证明CO2能与水反应。
[补充实验]
根据乙同学的操作可知，乙同学是利用了二氧化碳与水反应是化学变化，即产生了新物质来进行判断的。
[反思2]
乙同学没有排除水和二氧化碳对实验的干扰，不具备说服力。
[再实验]
根据实验操作可以知道，向干燥的紫色小花上喷水后校花的颜色不变，证明水不能使石蕊变色；把干燥的紫色小花放入盛有二氧化碳的集气瓶中，颜色不变，说明二氧化碳不能使石蕊变色；将喷水后的小花放入二氧化碳中，小花由紫色变成红色，说明二氧化碳和水反应生成了新物质使石蕊变红。
[结论]
CO2能与水反应生成碳酸，其化学反应方程式为。
▉题型6 工业制氧气
【例6】（22-23九年级上·上海·期中）关于工业制取氧气说法正确的是
A．得到的液态氧气储存在蓝色钢瓶中
B．原理是利用氧气与氮气的密度不同
C．氧气先从液态空气中逸出
D．分离液态空气后剩下约1/10的气体不能支持燃烧
【答案】A
【详解】A、工业上得到的液态氧气储存在蓝色钢瓶中，该选项说法正确；
B、工业制取氧气的原理是利用氧气与氮气的沸点不同将它们分离，该选项说法不正确；
C、由于液氮的沸点比液氧低，则氮气先从液态空气中逸出，该选项说法不正确；
D、分离液态空气后剩下的气体主要为氧气，氧气能支持燃烧，该选项说法不正确。
故选A。
【变式6-1】对于分离液态空气得到较纯净氧气的过程，以下分析不正确的是（ ）
A．该过程主要是物理变化B．利用了气体沸点高低不同
C．氧元素从化合态变为游离态D．先分离出氮气，再分离出氧气
【答案】C
【详解】A．分离液态空气得到较纯净氧气的过程，是利用液态氧与液态氮的沸点的不同；由于分离过程中没有新物质生成，属于物理变化，说法正确；
B．分离液态空气得到较纯净氧气的过程，是利用液态氧与液态氮的沸点的不同加以分离，说法正确；
C．分离液态空气是物理变化，氧元素始终以游离态存在，说法错误；
D．液态氮的沸点低，先分离出氮气，再分离出氧气，说法正确。
故选：C。
【变式6-2】（22-23九年级上·上海杨浦·期中）下列说法正确的是
A．工业上用分离液态空气法制氧气，依据氮气与氧气的密度不同
B．空气中氧元素的存在形态是游离态
C．鱼类能在水中生活，证明氧气易溶于水
D．氧气在降温加压条件下可以变成淡蓝色液体
【答案】D
【详解】A、工业上用分离液态空气法制取氧气，是利用液氮和液氧沸点的不同，将其分离，不符合题意；
B、空气中含氧元素的物质有氧气、二氧化碳等，氧气中氧元素以游离态存在，二氧化碳、水蒸气等化合物中氧元素以化合态存在，不符合题意；
C、鱼类能在水中生活，是因为水中含有溶解氧，氧气不易溶于水，不符合题意；
D、氧气在降温加压的条件下可以变成淡蓝色液体，说法正确，符合题意。
故选D。
【变式6-3】空气是工业上制取大量氧气的原料，空气中主要组分的沸点如下表：
工业制氧气是根据空气中液氧和液氮的 不同，此过程属于 变化(填“物理”或“化学”)。将液态空气升温，最先逸出的物质主要是 。
【答案】 沸点 物理 氮气(或N2)
【详解】由表格的信息可知：氮气的沸点比氧气的沸点低，把空气降温加压后，先液化的气体是二氧化碳；液化后升高温度，先逸出的气体是氮气，工业上利用氮气和氧气的沸点不同进行分离液态空气制取大量的氧气，属于物理变化。
【变式6-4】空气和水是人类赖以生存的自然资源。
(本题涉及到的物质均用化学式填写)：
(1)氮气、氧气、氦气和二氧化碳都是空气的成分。
图中a代表的气体是 ；引起温室效应的是 ；通电时发出有色光的是 ；供给呼吸的是 。
(2)空气中主要组分的沸点如下表：
空气是工业上制取大量氧气的原料，工业制氧气属于 变化(填“物理”或“化学”)。将液态空气升温至-195℃，收集逸出的物质，此时逸出的物质主要是 ；继续升温至-183℃，逸出的物质能使带火星的木条复燃，此时逸出的物质主要是 。
【答案】 N2 CO2 He O2 物理 N2 O2
【详解】 (1)占空气体积78%的是N2；引起温室效应的是CO2；通电时发出有色光的是He；供给呼吸的是O2；
(2)空气是工业上制取大量氧气的原料，工业制氧气属于物理变化；将液态空气升温至-195℃，收集逸出的物质是氮气，它能使燃着的木条熄灭；继续升温至-183℃，逸出的物质是氧气，能使带火星的木条复燃。
▉题型7 实验室制取氧气
【例7】（23-24九年级上·上海杨浦·期中）用3%双氧水与二氧化锰制取氧气，装置如图，下列说法正确的是
A．加入的双氧水应浸没分液漏斗下端
B．控制双氧水水滴加速率，能使反应较平稳进行
C．此收集方法是向下排空气法
D．在导气管上添加弹簧夹，便于收集气体
【答案】B
【详解】A、分液漏斗有活塞，加入的双氧水可以不用浸没分液漏斗下端，故选项说法错误；
B、反应过程中应通过控制分液漏斗活塞，控制双氧水水滴加速率，从而控制反应速率，能使反应较平稳进行，故选项说法正确；
C、氧气的密度比空气大，应选用向上排空气法，故选项说法错误；
D、在导气管上添加弹簧夹，不便于收集气体，故选项说法错误。
故选：B。
【变式7-1】（22-23九年级上·上海奉贤·期中）实验室制取氧气，既可采用分解过氧化氢的方法，也可采用分解氯酸钾的方法。上述两种方法的主要共同点有
①反应都需加热
②采用均可改变其反应速率
③两种方法所需仪器相同
④都利用含氧化合物分解来达到目的。
A．①③B．②④C．①②D．③④
【答案】B
【详解】①分解过氧化氢不需要加热，分解氯酸钾需要加热，故①错误；
②实验室中用氯酸钾和过氧化氢制取氧气时，常加入二氧化锰作催化剂以改变其反应速率，故②正确；
③过氧化氢是液态，催化剂二氧化锰是固态，且反应不需要加热，故选用的是固液不加热装置；氯酸钾是固态，催化剂二氧化锰也是固态，且反应需要加热，故选用的是固固加热装置，故③错误；
④过氧化氢和氯酸钾都可以用来制取氧气，是因为二者都含有氧元素，是含氧化合物，故④正确。
故选B。
【变式7-2】（23-24九年级上·上海静安·期中）下图是某同学设计的探究氧气性质的一体化实验装置。用该装置可以自动收集氧气并进行各种物质在氧气中的燃烧实验。
回答下列问题：
（一）装置Ⅰ是氧气的发生装置。（忽略导管中的气体）
(1)仪器a的名称是 ；仪器b的名称是 。
(2)关闭弹簧夹k2，打开k1，打开活塞，反应开始，发生反应的化学方程式是 ，其中二氧化锰的作用是 。若发现气流产生速度不稳定，可采取的操作是 。
(3)在k1处可以检验氧气，方法是 。
（二）装置Ⅱ是双开口集气瓶，可以收集氧气。
(4)关闭k1，打开k2和k4，该方法能收集氧气的原因是利用了氧气 的性质；
(5)有同学提出，还可以将收集方法改为排空气法。可行的设计是：先移去装置中的水，然后将导管 （填“c”或“d”）改为通到顶部的长管。
（三）利用收集的氧气进行铁丝燃烧实验
(6)收集过程中，应在水被排尽 （填“前”或“后”）关闭k2和k4，原因是 。
(7)打开橡皮塞k3，将装有下端系有火柴棍的灼热铁丝伸入集气瓶中，发生反应的化学方程式是 ，可观察到的现象是 。
（四）探究氧气浓度与反应剧烈程度的关系
将装置Ⅱ替换为如图部分，储水装置替换为装有碱液的烧杯（已知SO2易溶于碱液），其余部分不变。
(8)二氧化硫随意排放到空气中，会引起的空气污染是 ，烧杯中碱液的作用是 。
(9)为达到实验目的，实验过程中需要观察到氧气浓度增大引起实验现象的前后变化，进行下列操作：
a.检查装置气密性；
b.在燃烧匙中装入足量硫粉；
c.在空气中点燃硫；
d.迅速塞紧橡皮塞（连接有燃烧匙）k3，将导管伸入烧杯中；
e.关闭k1，打开k2；
f.关闭k2。
实验过程中观察到的现象变化是 ，从中可以得到的结论是 。
【答案】(1) 分液漏斗 锥形瓶
(2) 催化作用 通过分液漏斗活塞来控制滴加速度，使气体平稳产生
(3)带火星的木条置于k1处，观察到木条复燃，则证明是氧气
(4)不易溶于水
(5)d
(6) 前 铁燃烧需要预留一部分水，防止燃烧时生成的高温物质溅落，炸裂集气瓶底
(7) 剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体
(8) 酸雨 吸收二氧化硫，防止污染空气
(9) 火焰由淡蓝色逐渐转变为明亮的蓝紫色 氧气浓度越大，反应越剧烈（合理即可）
【详解】（1）据图可知，仪器a的名称是分液漏斗；b的名称是锥形瓶；
（2）关闭弹簧夹k2，打开k1，打开活塞，反应开始，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的化学方程式是；其中二氧化锰作为催化剂，起到催化作用，加快反应速度；若发觉气流产生速度不稳定，可采取的操作是通过分液漏斗的活塞来控制液体的滴加速度，从而获得平稳气流；
（3）由于氧气具有助燃性，在k1处可以检验氧气，使用的方法是带火星的木条置于k1处，观察到木条复燃，则证明是氧气；
（4）关闭k1，打开k2和k4，该方法能收集氧气的原因是利用了氧气不易溶于水性质；
（5）可以将收集方法改为排空气法，可行的设计是：先移去装置中的水，由于氧气密度比空气大，进入装置中会聚集在下方，所以应该将导管d改为通到顶部的长管；
（6）收集氧气过程中应在水被排尽前关闭k2和k4，原因是铁燃烧需要预留一部分水，防止燃烧时生成的高温物质溅落，炸裂集气瓶底；
（7）将装有下端系有火柴棍的灼热铁丝伸入集气瓶中，铁与氧气点燃生成四氧化三铁，该反应的化学方程式是：；观察到的现象为：剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体；
（8）二氧化硫随意排放到空气中，会引起的空气污染是酸雨；SO2易溶于碱液，烧杯中碱液的作用是吸收二氧化硫，防止污染空气；
（9）硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，在氧气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰，故实验过程中观察到的现象变化是火焰由淡蓝色逐渐转变为明亮的蓝紫色，说明氧气浓度越大，反应越剧烈（合理即可）。
【变式7-3】（22-23九年级上·上海长宁·期中）回答问题
(1)实验室用氯酸钾和二氧化锰混合共热制取一瓶比较纯净的氧气，可以选择的装置组合是 ，反应的化学方程式是 。
(2)某同学选用双氧水和二氧化锰为原料制取氧气，反应的化学方程式是 。他关闭C装置中的止水夹后，从长颈漏斗向锥形瓶中注入一定量的水，静止后如图所示，则C装置 (填“漏气”、“不漏气”或“无法确定”)。改用B装置代替装置C的优点是 。
(3)某同学用F装置收集的气体中混有空气，导致这一结果可能的两种原因是 、 。
(4)某同学选用G装置收集氧气，氧气从 通入(填g或h)，检验氧气收集满的方法是 。
(5)取少量硫放在 (填仪器名称)中点燃，伸入充满氧气的集气瓶中，此反应的现象是 ，实验时硫的用量不宜过多，因为生成的气体会导致 ，反应后的集气瓶中加入少量水的目的是 。
【答案】(1) AF
(2)
不漏气 控制液体的流速，从而控制反应速率，使反应平稳进行
(3) 收集前集气瓶没有装满水 没有等导管口有连续均匀的气泡冒出就开始收集
(4) g 将带火星的木条，放在导管h处，若木条复燃，说明已集满
(5) 燃烧匙 发出明亮的蓝紫色火焰，生成刺激性气味气体 酸雨 吸收生成的二氧化硫，防止污染空气
【详解】（1）用氯酸钾和二氧化锰混合共热制取氧气，该反应为固固加热型，应该用A作为发生装置；因为氧气的密度比空气大，可以用向上排空气法收集，氧气不易溶于水，可以用排水法收集，用排水法收集的氧气比用排空气法收集的氧气纯净，所以收集装置可选择F，故可选择的装置组合为AF；氯酸钾在二氧化锰的催化下加热生成氯化钾和氧气，该反应的方程式为：；
（2）过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的方程式为：；关闭C装置中的止水夹后，从长颈漏斗向锥形瓶中注入一定量的水，静止后如图所示，则C装置不漏气；改用B装置代替装置C，装置B中为分液漏斗，可以通过分液漏斗控制液体的滴加速度，从而控制反应速率，使反应平稳进行；
（3）F装置排水法收集的气体时，若收集前集气瓶中没有装满水（会混有部分空气）或没有等导管口有连续均匀的气泡冒出（刚开始产生的气体可能混有空气）就收集，均会导致收集的氧气不纯；
（4）某同学选用G装置收集氧气，由于氧气密度比空气大，氧气应该长进短出，即氧气从g通入，由于氧气具有助燃性，检验氧气收集满的方法是将带火星的木条，放在导管口h处，若木条复燃则证明已集满；
（5）取少量硫放在燃烧匙中点燃，伸入充满氧气的集气瓶中，会观察到发出明亮的蓝紫色火焰，生成刺激性气味气体，实验时硫的用量不宜过多，因为生成的二氧化硫气体溶于水会导致酸雨的形成，反应后的集气瓶中加入少量水的目的是吸收生成的二氧化硫，防止污染空气。
【变式7-4】（23-24九年级上·上海杨浦·期中）实验小组探究影响H2O2溶液化学反应速率的因素。
(1)用下图装置探究反应物浓度和温度对H2O2溶液化学反应速率的影响，记录实验现象如下表：
I.写出该反应的化学方程式 ，反应类型为 （选填“化合”或“分解”）反应。
Ⅱ.分析表中现象可得出： （选填“升高”或“降低”）温度或 ，都可加快H2O2溶液的反应速率。
(2)为探究催化剂（MnO2和CuO）对H2O2溶液反应速率的影响，设计如下装置进行实验，测得反应后70秒内的O2含量如下图所示：
I.实验中CuO的质量X= g。
Ⅱ.对比分析哪两条曲线，可说明催化剂能加快H2O2溶液反应速率？ 。
Ⅲ.和CuO相比，MnO2能使H2O2分解得更快，判断依据是 。
【答案】(1) 分解反应 升高 增大H2O2溶液的浓度
(2) 0.5 曲线1和曲线3或曲线2与曲线3 相同时间内加入MnO2产生的氧气多
【详解】（1）I.过氧化氢在二氧化锰的作用下催化分解生成氧气和水，反应的方程式为：，该反应是由一种反应物反应生成两种生成物，属于分解反应；
Ⅱ.从记录的实验现象中可以看出，对于同浓度的过氧化氢溶液，温度越高分解速率越快，所以升高温度可以加快过氧化氢分解速率；同温时，浓度越高过氧化氢分解速率越快，所以增大过氧化氢浓度也可以加快反应速率；故填升高温度或增大浓度；
（2）I.该实验要探究催化剂种类对过氧化氢分解速率的影响，所以使用的催化剂质量、大小、形成应都是一样，所以氧化铜的质量为0.5g；
Ⅱ.对比曲线1和曲线3或者曲线2和曲线3可知，相同时间内，有催化剂的过氧化氢溶液分解生成氧气的速率比没有催化剂的过氧化氢溶液分解速率快，故填：对比曲线1和曲线3或者曲线2和曲线3；
Ⅲ.对比曲线1和曲线2可知，相同时间内加入二氧化锰的过氧化氢溶液中，分解产生氧气的速率要更快，所以可以判断二氧化锰能使过氧化氢分解得更快。
▉题型8 催化剂、催化作用
【例8】（23-24九年级上·上海徐汇·期中）现有1 ml氯酸钾和二氧化锰混合，加热一段时间后，通过下列选项中的信息能判断氯酸钾分解程度的是
A．反应后钾元素的质量B．反应前后固体的总质量
C．反应后产生气体的质量D．反应前后二氧化锰反应的质量
【答案】BC
【详解】A、反应过程中，钾元素的质量一直不变，故A错误；
B、反应过程中，不断生成氧气，固体质量不断减小，故B能判断氯酸钾分解程度；
C、反应后产生气体的质量代表氯酸钾分解程度，生成的氧气越多，氯酸钾分解的越多，故C能判断氯酸钾分解程度；
D、反应过程中，二氧化锰做催化剂，反应过程中二氧化锰的质量不发生变化，故D错误；
故应选BC。
【变式8-1】（23-24九年级上·上海普陀·期中）以下说法不正确的是
A．从液态空气中分离出氧气是物理变化
B．原子是化学变化中的最小微粒
C．化学反应前后，催化剂的质量和性质保持不变
D．分子是保持物质性质的一种微粒
【答案】CD
【详解】A、从液态空气中分离出氧气过程中没有新物质生成，是物理变化 ，说法正确；
B、在化学变化中分子分裂成原子，原子重新组合成新的分子，故原子是化学变化中的最小微粒 ，说法正确；
C、化学反应前后，催化剂的质量和化学性质保持不变 ，催化剂的物理性质在反应前后有可能改变，说法错误；
D、分子是保持物质化学性质的一种微粒而非保持物质物理性质，说法错误。
故选CD。
【变式8-2】（23-24九年级上·上海长宁·期中）气体制备与性质研究是初中化学重要实验，请回答下列问题：
实验一：氧气制取
(1)实验室用固体氯酸钾和二氧化锰共热制取氧气，反应的化学方程式为 ；可用装置D收集氧气，该收集气体方法的名称是 ；
(2)已知固体高锰酸钾加热会产生氧气，同时生成固体锰酸钾和二氧化锰。用高锰酸钾固体制取氧气可选用的发生装置是 (选填编号)；
(3)分别加热等质量的a(混有少量高锰酸钾的氯酸钾)和b(纯净的氯酸钾)，则产生氧气速率a b(选填“等于”“小于”或“大于”)。
(4)利用如图装置收集氧气，气体应从 (填“m”或“n”)端进入。
(5)加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气，反应过程中，能正确表示对应变化关系的图像是_____(填字母编号)。
A．B．
C．D．
实验二：探究H2O2的质量分数对分解速率的影响如图所示，分别用注射器加入不同浓度的H2O2溶液(见下表)，使用传感器测烧瓶中O2的浓度(烧瓶内气压变化在安全范围)，绘制氧气浓度随时间变化的曲线：
(6)填写表中数据 。
(7)从曲线a、b中，可得出的结论是 。
(8)计算3.4gH2O2完全分解所得氧气的物质的量 。(根据化学方程式列式计算)
实验三 研究催化剂对KClO3分解反应的影响
(9)设置实验1的目的是 。
(10)KC1的名称是 ；表中催化剂的催化效果最佳的是 (填化学式)。维持加热条件不变，用实验1继续收集50mLO2，所需时间明显少于170s，解释原因： 。要比较KC1O3分解反应中不同催化剂的催化效果，除了测量收集50mLO2所需时间外，还可以测量 。
实验四 气体性质研究
100mL气体X可能是O2、CO2中的一种或两种，用下图所示装置进行实验(忽略气体的溶解)。
(11)若观察到甲中石灰水变浑浊，乙中石灰水始终未变浑浊，最终有10mL液体进入丙中，则气体X的成分是 。若气体X中只含有O2，则观察到的现象是 。
【答案】(1) ↑ 向上排空气法
(2)A
(3)大于
(4)m
(5)C
(6)10.0
(7)其它条件相同时，过氧化氢溶液质量分数越大，反应速率越快
(8)3.4g过氧化氢物质的量为：，
设生成氧气的物质的量为x，
，x=0.05ml；
答：理论上完全分解可以生成0.05ml氧气。
(9)对比实验
(10)氯化钾 MnO2 氯酸钾分解产生氯化钾，起催化作用 相同时间内，收集气体体积的多少
(11) 10mL氧气和 90mL二氧化碳 甲乙中石灰水不变浑浊，且乙中石灰水流入丙中约100mL
【详解】（1）氯酸钾在二氧化锰催化作用下加热反应生成氯化钾和氧气，书写化学方程式注意配平及气体符号，所以化学方程式为↑；D为向上排空气法收集装置；
（2）反应物为固体，且需要加热，故选A为发生装置；
（3）高锰酸钾分解生成二氧化锰，可以加快氯酸钾分解，所以反应速度为a大于b；
（4）氧气的密度大于空气，若用如图装置收集氧气，气体应从m端通入；
（5）A、氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氧气和氯化钾，氧气的质量逐渐增大，然后不变，不会出现减小的情况，故选项错误；
B、根据剩余固体逐渐减小，锰元素的质量不变，所以锰元素的质量分数逐渐增大，然后不变，故选项错误；
C、氯酸钾分解生成了氯化钾和氧气，二氧化锰中也含有氧元素，所以固体中氧元素的质量分数先减小，然后不变，故选项正确；
D、剩余固体中氯化钾的质量应该从零开始逐渐增大，故选项错误。
故选：C。
（6）为了进行对比，表中数据应该是10.0；
（7）从曲线a、b中，可得出的结论是其它条件相同时，过氧化氢溶液质量分数越大，反应速率越快；
（8）见答案
（9）通过对比才能知道实验2、3、4中加入药品后有无催化作用；
（10）KCl读作氯化钾；除了加入药品不同外，其他条件都相同，根据对比可知，收集相同体积的氧气，实验2所用时间最短，即二氧化锰的催化效果最好；维持加热条件不变，用实验1再继续收集收集50mLO2，所需时间明显少于170s，是因为氯酸钾分解产生氯化钾，起催化作用；要比较KClO3分解反应中不同催化剂的催化效果，除了测量收集50mLO2所需时间外，还可以测量相同时间内，收集气体体积的多少；
（11）若观察到甲中石灰水变浑浊，乙中石灰水始终未变浑浊，最终有10mL液体进入丙中，则气体 X 一定有二氧化碳，且不易溶于水的氧气进入乙瓶，被挤出的液体体积即为氧气的体积，则混合气体是10mL氧气和 90mL二氧化碳；若气体 X 中只含有O2，则观察到的现象是：甲乙中石灰水不变浑浊，且乙中石灰水流入丙中约100mL。
▉考点9实验室制取二氧化碳
【例9】（22-23九年级上·上海杨浦·期中）用下列装置进行实验室制取二氧化碳
(1)实验室制取二氧化碳的方程式是 。
(2)若用E装置收集并测量生成的气体的体积，其中在水面上放一层植物油目的是 ；
(3)用装置B作为实验室制二氧化碳气体的发生装置，该装置在操作上的优点是 ；装置B中多孔隔板的作用是 。
A．承载大理石 B．吸附 C．控制反应开始与结束 D．促于液体流动
收集好一定量二氧化碳后，夹紧弹簧夹，固液没有分离，其原因可能是 ；（答一点即可）
(4)为了解装置B具有操作上的优点的原因，他们在装置C中连接压强传感器，从而测定实验中试管内气体压强变化的情况（如图D）。下列说法正确的是 （填序号）。
I.ab段试管中液面逐渐上升
II.bc段固体与稀盐酸完全接触
Ⅲ.c点的对应操作是打开弹簧夹
Ⅳ.bc段压强基本不变，说明装置气密性好
(5)下列装置有B装置的优点且工作原理相似的是 。
【答案】(1)
(2)防止二氧化碳溶于水，且与水反应
(3) C AD 装置漏气
(4)Ⅲ、Ⅳ
(5)C
【详解】（1）实验室通常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：；
（2）若用E装置收集并测量生成的气体的体积，其中在水面上放一层植物油目的是：防止二氧化碳溶于水且与水反应；
（3）装置B中可将固体置于多孔隔板上，关闭弹簧夹，通过长颈漏斗添加液体，固液接触，生成气体，装置内压强增大，将液体压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体导出，固液接触，生成气体，故优点是：可以控制反应的发生和停止，多孔隔板的作用是：承载大理石,促于液体流动。
故填：C；AD；
收集好一定量二氧化碳后，夹紧弹簧夹，固液没有分离，其原因可能是装置漏气；
（4）I.ab段压强增大，此时生成气体，液体被压入长颈漏斗中，试管中液面逐渐下降，不符合题意；
II.bc段压强不变，此时固体与稀盐酸分离，反应停止，不符合题意；
Ⅲ.c点的对应操作是打开弹簧夹，气体导出，压强下降，符合题意；
Ⅳ.bc段压强基本不变，说明装置气密性好，气体没有逸出，符合题意。
故选Ⅲ、Ⅳ；
（5）A、该装置中石灰石和稀盐酸直接接触，无法分离，不能控制反应的发生和停止，不符合题意；
B、该装置可以通过上下移动粗铜丝，实现固液的接触和分离，从而控制反应的发生和停止，B装置是通过开关止水夹，通过压强变化控制发生的发生和停止，原理不同，不符合题意；
C、该装置中，可将石灰石置于有孔塑料片上，关闭止水夹，通过漏斗添加液体，固液接触，生成气体，装置内压强增大，固液分离，反应停止，打开止水夹，气体导出，固液接触，生成气体，可以控制反应的发生和停止，且与B装置原理相同，符合题意；
D、该装置中石灰石与稀盐酸无法分离，不能控制反应的发生和停止，不符合题意。
故选C。
【变式9-1】（22-23九年级上·上海杨浦·期中）制取二氧化碳的部分操作中，正确的是
A．检查气密性B．发生装置
C．收集装置D．检验性质
【答案】D
【详解】A、该装置通过长颈漏斗和外界相通，无法检查装置的气密性，不符合题意；
B、实验室通常用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液不加热反应，可用该装置，但是长颈漏斗下端应在液面以下，导管应刚露出橡皮塞即可，不符合题意；
C、二氧化碳溶于水、密度比空气大，应用向上排空气法收集，不符合题意；
D、用该装置检验二氧化碳的性质，应“长进短出”，这样现象明显，符合题意。
故选D。
【变式9-2】（22-23九年级上·上海杨浦·期中）为探究影响化学反应速度的因素，使用等量的同种钙片和同体积、同浓度的盐酸开展四组实验，产生的CO2的浓度随时间变化的关系如图所示，选取CO2的浓度从0—8%为研究对象，实验结果分析错误的是
A．对比①③，温度越高，反应速率越快
B．对比②③，反应物接触面积越小，反应速率越慢
C．对比③④，反应物接触面积越大，反应速率越快
D．温度和反应物接触面积都会影响化学反应速度
【答案】B
【详解】A、从图象对比①③可看出，①③其他条件相同，只有温度不同，在相同时间内，①生成二氧化碳的浓度大于③生成二氧化碳的浓度，由此说明温度越高，反应速率越快，实验结果分析正确；
B、从图象对比②③可看出，钙片的形状不同，温度不同，因此无法比较，实验结果分析错误；
C、从图象对比③④可看出，③④其他条件相同，只有钙片的形状不同，在相同时间内，③生成二氧化碳的浓度大于④生成二氧化碳的浓度，由此说明反应物接触面积越大，反应速率越快，实验结果分析正确；
D、从整个图象可看出，温度和反应物接触面积都会影响化学反应速度，实验结果分析正确；
故选：B。
【变式9-3】（2023·上海松江·一模）实验室制取气体是化学学习的重要内容。
(1)大理石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式是 ；收集二氧化碳的方法是 ，将点燃的木条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中，现象是 ，由此 （选填“能”或“不能”）判断集气瓶中集满二氧化碳。
(2)按下表进行实验，分别取等质量的大理石加入足量稀盐酸中（杂质不与酸反应），产生二氧化碳体积随时间变化曲线如下图所示：
①两次实验中参与反应的盐酸质量是 （选填“相等”或“不相等”）。
②曲线乙对应实验 （选填“I”或“II”），你的判断依据是 。
③若用曲线甲对应的药品进行制取二氧化碳实验，合适的发生装置是 。（填编号）
【答案】(1) 向上排空气法 燃着的木条熄灭 不能
(2) 相等 I 实验I药品用的是块状大理石，与盐酸接触面积小，反应更慢，产生二氧化碳的时间更长 B
【详解】（1）大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙水和二氧化碳，反应的化学方程式为：；
二氧化碳密度比空气大，且能溶于水，故可用向上排空气法收集；
将点燃的木条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中会看到燃着的木条熄灭，由此不能判断集气瓶中集满二氧化碳，应该将燃着的木条放在集气瓶口处，若木条熄灭则收集满。
（2）①由图像可知，甲乙曲线最终生成二氧化碳的体积相等，故两次实验中参与反应的盐酸质量是相等的；
②曲线乙对应实验I，因为实验I药品用的是块状大理石，与盐酸接触面积小，反应更慢，产生二氧化碳的时间更长；
③由图像可知曲线甲产生二氧化碳的反应时间非常快，故曲线甲是实验II，药品是大理石粉末，合适的发生装置是B，因为大理石粉末与盐酸接触面积大，反应迅速，装置B可以控制盐酸的滴加速率来控制反应的速率，还能防止生成的二氧化碳气体逸出。
【变式9-4】（23-24九年级上·上海宝山·期末）下列实验装置为制取气体的常见装置。(部分夹持仪器省略)
(1)实验室用氯酸钾和二氧化锰共热制取氧气，选用的发生装置是 (选填编号)，实验中反应消耗0.02ml氯酸钾，理论上可生成氧气 g(根据化学方程式计算)；
(2)实验中若要测生成的氧气体积，应选择的收集方法是 ；
(3)实验室制取二氧化碳的反应的化学方程式为 ，选择的装置组合是 (选填编号)，检验二氧化碳集满的方法是 ；
(4)实验室可用图一发生装置制二氧化碳，其优点是 ，若实验中关闭弹簧夹时，会导致的后果是 ；将二氧化碳发生装置连接压强传感器及电脑如图二所示进行实验可测得实验过程中试管内气体压强变化情况，其结果局部放大后见图三所示，解释数据段对应的试管内压强变大的原因 。
【答案】(1) A 解：设理论上可生成氧气的质量为x
x=0.96g
答：理论上可生成氧气0.96g。
(2)E
(3) BC 将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已满
(4) 随时控制反应的发生和停止 液体从长颈漏斗上端溢出 关闭了弹簧夹
【详解】（1）实验室用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，需要加热，属于固体加热型，选择发生装置A；利用氯酸钾求氧气的质量，过程见答案；
（2）实验中若要测生成的氧气体积，应选择的收集方法是E，集气瓶中收集到的气体即为生成的氧气的体积；
（3）实验室用用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳，反应的化学方程式为：；反应物为固体和液体，不需要加热，选择B为发生装置；二氧化碳能溶于水，密度比空气大，收集二氧化碳可选用向上排空气法，选用装置C；检验二氧化碳集满的方法是将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已满；
（4）图一装置中装有有孔塑料隔板和弹簧夹可以通过弹簧夹的开闭控制反应的发生和停止，大理石放在多孔塑料板上与稀盐酸接触反应，当弹簧夹关闭，内部气体增多，压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体输出，压强减小，液体流入试管，固液接触，反应发生；若实验中关闭弹簧夹时，试管内压强增大，液体被压入长颈漏斗中，若液体太多，可能导致的后果是液体从长颈漏斗上端溢出；压强变大，是因为关闭了弹簧夹，试管内气体增多，压强变大，液体被压入长颈漏斗中，与固体分离，反应停止，压强不再改变。
▉考点10氧循环和碳循环
【例10】（23-24九年级上·上海闵行·期中）“碳中和”是一个环保概念。“碳中和”中的“碳”主要是指
A．二氧化碳B．一氧化碳C．碳元素D．碳单质
【答案】A
【详解】“碳中和”中的“碳”主要是指二氧化碳，故选A。
【变式10-1】（22-23九年级上·上海金山·期中）过度排放到空气中会造成酸雨的是
A．稀有气体B．水蒸气C．二氧化碳D．二氧化硫
【答案】D
【详解】A、稀有气体是空气的组成成分之一，不会导致酸雨的发生，不符合题意；
B、水蒸气是空气的组成成分之一，不会导致酸雨的发生，不符合题意；
C、二氧化碳排放过多，会导致温室效应，不会导致酸雨的发生，不符合题意；
D、二氧化硫能与水反应生成酸性物质，导致酸雨的发生，符合题意。
故选D。
【变式10-2】引起温室效应的气体是
A．二氧化碳B．二氧化硫C．氮气D．氧气
【答案】A
【分析】温室效应是指由于全球二氧化碳等气体的排放量不断增加，导致地球平均气温不断上升的现象。
【详解】A、二氧化碳属于温室气体，能引起温室效应，故A正确；
B、二氧化硫属于空气污染物，能引起大气污染，故B不正确；
C、氮气不属于属于温室气体，不会引起温室效应，故C不正确；
D、氧气不属于属于温室气体，不会引起温室效应，故D不正确。故选A。
【变式10-3】（23-24九年级上·江苏苏州·期中）二氧化碳是自然界中一种重要气体，和人类生活密切相关。我们可以在实验室制取少量的二氧化碳气体，对它进行相关的性质研究。关于自然界中二氧化碳的循环和氧气的循环，下列说法不正确的是
A．自然界中二氧化碳的循环和氧气的循环之间没有任何联系
B．自然界中二氧化碳的循环和氧气的循环过程中均发生了化学变化
C．绿色植物的生长过程，既涉及二氧化碳的循环，又涉及氧气的循环
D．二氧化碳的循环和氧气的循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定
【答案】A
【详解】A、自然界动物可吸入氧气排出二氧化碳，植物又能通过光合作用把二氧化碳转化为氧气，氧气和二氧化碳的循环之间有联系，故A不正确，
B、氧气和二氧化碳的循环过程有新物质生成，发生了化学反应，故B正确；
C、植物生长的过程既有植物本身的呼吸作用，又有其光合作用，二者同时发生，故植物的生长过程涉及氧气和二氧化碳的循环，故C正确；
D、氧气和二氧化碳的循环使地球大气的氧气和二氧化碳含量一直维持在一个相对稳定的水平，故D正确。
故选A。
【变式10-4】（23-24八年级下·山东烟台·期中）关于“碳循环”和“氧循环”，下列说法不正确的是
A．碳循环和氧循环分别是指二氧化碳和氧气的循环
B．碳循环和氧循环有利于维持大气中二氧化碳和氧气含量的相对稳定
C．绿色植物的生长过程，既涉及碳循环，又涉及氧循环
D．自然界中碳循环和氧循环主要通过化学变化实现
【答案】A
【详解】A、碳循环和氧循环分别是指含碳物质和含氧物质的循环，选项错误；
B、碳循环和氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，选项正确；
C、绿色植物的生长过程，既涉既有含碳化合物的转化即碳循环，又涉及含氧物质的转化即氧循环，选项正确；
D、碳循环和氧循环过程中均有物质种类改变，主要通过化学变化实现，选项正确。
故选A。
【变式10-5】（23-24九年级上·福建泉州·期中）下图是自然界中碳循环的示意图，回答下列问题：
(1)根据图中信息，请写出一种产生二氧化碳的途径： 。
(2)海水吸收也是自然界中消耗二氧化碳的一种重要途径，写出二氧化碳和水反应的化学式表达式为 。绿色植物的光合作用能将二氧化碳和水转化为葡萄糖(C6H12O6)和氧气，反应是将 能转化为化学能。由以上两个反应可以看出，即使反应物相同，但如果 不同，反应产物也可能不同。
(3)二氧化碳常用于灭火，这一用途利用了二氧化碳 的物理性质和 的化学性质。
【答案】(1)呼吸作用（合理即可）
(2) 太阳 反应条件
(3) 密度比空气大 不可燃也不助燃
【详解】（1）由图可知，呼吸作用、化石燃料的使用等均产生二氧化碳。
（2）二氧化碳和水反应生成碳酸，反应的化学式表达式为；
光合作用过程中，将太阳能转化为了化学能；
二氧化碳和水在不同的条件下，生成不同的产物，说明反应条件不同，反应产物也不同。
（3）二氧化碳能用于灭火，是因为二氧化碳不可燃也不助燃（化学性质）、密度比空气大（物理性质）。
▉考点11实验室制取气体的一般思路与方法
【例11】（23-24九年级上·上海黄浦·期末）用如图装置制取二氧化碳，有关说法正确的是
A．为加快反应，可将大理石粉碎成粉末状
B．选用启普发生器的目的是使反应平稳进行
C．用浓盐酸代替稀盐酸，可产生更多的二氧化碳
D．收集时，在集气瓶口放置毛玻璃片，是为了减少二氧化碳逸散到空气中
【答案】D
【详解】A、将大理石粉碎成粉末状，无法使用启普发生器，故选项说法错误；
B、选用启普发生器的目的是为控制反应的发生与停止，故选项说法错误；
C、实验室制取二氧化碳，选用药品大理石（或石灰石）和稀盐酸，而浓盐酸具有挥发性，故选项说法错误；
D、收集时，在集气瓶口放置毛玻璃片，是为了减少二氧化碳逸散到空气中，故选项说法正确；
故选：D。
【变式11-1】（2024·上海嘉定·二模节选）化学实验是学习化学的重要活动。
活动一：研究气体的制取和性质
(1)用装置制A制取O2的化学反应方程式为 ，制取3.2g氧气需要过氧化氢的物质的量为 ml。
(2)装置B和C具有“随开随用，随关随停”的优点，该装置对反应物中固体药品的要求是 ；B和C中处于暂停产生气体状态的是 (选填“B”或“C”)。若选择D装置收集二氧化碳，气体应从 (填“a”或“b”)口进入。
(3)向装置E中的广口瓶中加入适量稀盐酸，关闭活塞振荡，观察到产生大量气泡，碳酸钙粉末全部溶解，气球变大。然后再将足量的氢氧化钠溶液加入广口瓶中，关闭活塞振荡，观察到的现象是 。
【答案】(1) 0.2
(2) 块状（或粒状）固体 B a
(3)气体变小，产生白色沉淀
【详解】（1）A装置适用于固液不加热反应制取气体，适用于过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的化学方程式为：；
3.2g氧气的物质的量为：3.2g÷32g/ml=0.1ml
解：设需要过氧化氢的物质的量为x
x=0.2ml
答：制取3.2g氧气需要过氧化氢的物质的量为0.2ml；
（2）装置B和C为启普发生器，具有“随开随用，随关随停”的优点，该装置对反应物中固体药品的要求是块状（或粒状）固体，这样固体才能置于启普发生器的中间容器中，才能实现固液分离；
由图可知，B装置中实现了固液分离，可以暂停产生气体；
若选择D装置收集二氧化碳，二氧化碳的密度比空气大，气体应从a口进入；
（3）向装置E中的广口瓶中加入适量稀盐酸，关闭活塞振荡，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，故观察到产生大量气泡，碳酸钙粉末全部溶解，气球变大。然后再将足量的氢氧化钠溶液加入广口瓶中，关闭活塞振荡，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，二氧化碳被消耗，气体减少，压强减小，氯化钙和反应生成的碳酸钠反应生成碳酸钙和氯化钠，故现象是：产生白色沉淀、气体变小；
【变式11-2】（2024·上海·二模）如图是实验室中常见的一些装置，请根据所学知识回答下列问题：
(1)实验室用A装置制备氧气，反应的化学方程式是 ，若要收集较纯净的氧气，选择的收集装置是 (填装置编号)。
(2)实验室用B装置制备二氧化碳气体，实验开始前，应从 (填“a”或“b”)处装入大理石，收集完气体后， (填操作)，反应随后停止。
(3)E装置的集气瓶中充满CO2，打开分液漏斗①，滴入少量NaOH浓溶液，气球明显胀大，写出反应的化学方程式 ；关闭分液漏斗①，打开分液漏斗②，气球恢复原状，则分液漏斗②中可能盛放的溶液是 (填名称，忽略滴入液体体积)。
【答案】(1) D
(2) b 关闭活塞c
(3) 稀盐酸等（合理即可）
【详解】（1）实验室用装置A制备氧气，反应物应为固体且需要加热，又由于试管口未放置一团棉花，选用的药品为氯酸钾和二氧化锰，氯酸钾在二氧化锰催化和加热的条件下反应生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为：；氧气密度比空气大，不易溶于水且不与水反应，可选用向上排空气法和排水法收集，排水法收集的气体更纯净，因此收集装置选D；
（2）用装置B制备二氧化碳，实验开始前，应从b处装入大理石，从长颈漏斗上端加入稀盐酸，反应物一接触立即产生气体，收集完气体后，关闭活塞c，装置B中压强增大，将稀盐酸“压”回长颈漏斗中，反应物分离，反应随后停止；
（3）NaOH浓溶液和二氧化碳反应产生碳酸钠和水，瓶中压强减小，气球明显胀大，反应的化学方程式；关闭分液漏斗①，打开分液漏斗②，气球恢复原状，瓶中物质有碳酸钠，碳酸钠和盐酸反应产生氯化钠、水和二氧碳，则分液漏斗②中可能盛放的溶液是稀盐酸等（合理即可）。
【变式11-3】（23-24九年级上·上海宝山·期末）下列实验装置为制取气体的常见装置。(部分夹持仪器省略)
(1)实验室用氯酸钾和二氧化锰共热制取氧气，选用的发生装置是 (选填编号)，实验中反应消耗0.02ml氯酸钾，理论上可生成氧气 g(根据化学方程式计算)；
(2)实验中若要测生成的氧气体积，应选择的收集方法是 ；
(3)实验室制取二氧化碳的反应的化学方程式为 ，选择的装置组合是 (选填编号)，检验二氧化碳集满的方法是 ；
(4)实验室可用图一发生装置制二氧化碳，其优点是 ，若实验中关闭弹簧夹时，会导致的后果是 ；将二氧化碳发生装置连接压强传感器及电脑如图二所示进行实验可测得实验过程中试管内气体压强变化情况，其结果局部放大后见图三所示，解释数据段对应的试管内压强变大的原因 。
【答案】(1) A 解：设理论上可生成氧气的质量为x
x=0.96g
答：理论上可生成氧气0.96g。
(2)E
(3) BC 将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已满
(4) 随时控制反应的发生和停止 液体从长颈漏斗上端溢出 关闭了弹簧夹
【详解】（1）实验室用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，需要加热，属于固体加热型，选择发生装置A；利用氯酸钾求氧气的质量，过程见答案；
（2）实验中若要测生成的氧气体积，应选择的收集方法是E，集气瓶中收集到的气体即为生成的氧气的体积；
（3）实验室用用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳，反应的化学方程式为：；反应物为固体和液体，不需要加热，选择B为发生装置；二氧化碳能溶于水，密度比空气大，收集二氧化碳可选用向上排空气法，选用装置C；检验二氧化碳集满的方法是将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已满；
（4）图一装置中装有有孔塑料隔板和弹簧夹可以通过弹簧夹的开闭控制反应的发生和停止，大理石放在多孔塑料板上与稀盐酸接触反应，当弹簧夹关闭，内部气体增多，压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体输出，压强减小，液体流入试管，固液接触，反应发生；若实验中关闭弹簧夹时，试管内压强增大，液体被压入长颈漏斗中，若液体太多，可能导致的后果是液体从长颈漏斗上端溢出；压强变大，是因为关闭了弹簧夹，试管内气体增多，压强变大，液体被压入长颈漏斗中，与固体分离，反应停止，压强不再改变。
【变式11-4】（2023·上海宝山·一模）利用下图装置制取气体。
(1)实验室用装置A制取氧气，反应的化学方程式为 ，该反应属于 （填基本反应类型），可选择的收集装置是 （填编号）；若用装置B制取氧气，消耗0.68g反应物时，理论上可制得氧气 g。
(2)实验室制取二氧化碳反应的化学方程式为 ，若要控制反应的发生和停止，可选用下列装置 （填编号）。
(3)实验室制取二氧化碳时，若药品错用浓盐酸，将导致收集到的二氧化碳气体不纯，改进下图装置除去杂质再连接收集装置，可收集到较纯净的二氧化碳。如何改进下图装置？请你画出示意图。
【答案】(1) 分解反应 E/F 0.32g
(2) CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ c
(3)
【详解】（1）用装置A制取氧气，由于A中没有棉花在试管口，所以是氯酸钾在加热二氧化锰的催化下生成氯化钾和氧气，化学方程式为：，该反应符合一变多的特点，是分解反应，用装置B制取氧气是用过氧化氢溶液分解产生氧气，设消耗0.68g反应物时，理论上可制得氧气的质量为x
（2）实验室制取二氧化碳是大理石和稀盐酸反应生成氯化钙，二氧化碳和水，化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，若要控制反应的发生和停止，需要在装置中低部装上多孔塑料板，来控制固体和液体的接触，添加液体药品可选用分液漏斗或长颈漏斗，故选用装置c。
（3）
通过饱和的碳酸氢钠溶液可以除去二氧化碳中的HCl气体，所以应在瓶中装上饱和碳酸氢钠溶液。
▉考点12基于特定需求设计和制作简易供氧器
【例12】（2024·上海浦东新·一模）人类离不开氧气，获得氧气的方法有多种。
(1)实验室制取氧气
用氯酸钾和二氧化锰制取氧气的化学方程式为 ；氧气的检验方法是 ；用排水法收集氧气，是利用了氧气 的性质。
(2)“家用制氧机”如图所示，甲剂为过碳酸钠固体，乙剂为二氧化锰。
I.反应舱内发生的反应第一步是过碳酸钠分解生成碳酸钠和过氧化氢，第二步是过氧化氢分解，第二步的化学方程式为 。
II.实验室中用甲剂、乙剂和水制取氧气，选择的发生装置是 (选填“A"或“B")。
III.反应舱内产生的氧气经过加湿过滤舱后变得更湿润.利用装置C和D也能收集到更湿润的氧气，其连接顺序是 (用a、b、c、d表示)。
(3)市场上还有一种制氧机，工作原理是利用分子筛在加压时将空气中的氮气吸收，得到高纯度的氧气。该制氧过程属于 (选填“物理”或“化学”)变化。
【答案】(1) 将带火星木条伸入瓶中，若复燃，则是氧气 不易溶于水
(2) B c、d、a、b
(3)物理
【详解】（1）氯酸钾在二氧化锰作催化剂的条件下分解产生氯化钾和氧气，故方程式为：；
氧气具有助燃性，检验氧气用带火星的木条，将带火星木条伸入瓶中，若复燃，则是氧气；
氧气不易溶于水，可采用排水法收集；
（2）过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解产生水和氧气，故方程式为：；
实验室中用甲剂、乙剂和水制取氧气，应选用固液常温型发生装置，故选B；
先用D润湿，气体从c进入，润湿后从d排出，再用C收集，氧气密度比空气大，应从a进入，b排出空气，故顺序为c、d、a、b；
（3）该过程中没有新物质生成，属于物理变化。
【变式12-1】（23-24九年级下·上海·开学考试）制氧机在生产、生活中有重要应用。化学兴趣小组的同学们利用相关知识，对家用制氧机的工作原理、制氧方法以及自制设备等展开了项目式学习活动。
活动一：了解家用制氧机的工作原理
【查阅资料】
目前市场上常见家用制氧机的工作原理有两种：分离空气法和化学试剂法。
【讨论交流】
(1)分离空气法制取氧气时所发生的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。
(2)化学试剂法制取氧气时可供选择的反应物较多，以下物质中，有可能用作制取氧气反应物的是 （填字母）。
a．氯酸钾（KClO3）b．氯化铵（NH4Cl）c．甲烷（CH4）d．过氧化钙（CaO2）
活动二：分析家用制氧机的制氧方法
【回忆旧知】
实验室中常用下图所示装置制取氧气。
(3)制取氧气时发生反应的化学方程式是 ，试管口棉花的作用是 。
【分析判断】
(4)同学们讨论后认为，这种制氧方法不适用于家用制氧机，在已学习过的制取氧气的方法中，可用于家用制氧机的是 。
活动三：制作简易的家用制氧机
【设计制作】
(5)制作简易的家用制氧机时。除需考虑反应原理外。还需考虑很多方面的因素，例如： （写一条）。
同学们在充分思考交流的基础上、利用家庭中常见材料设计并制作了简易家用制氧机。
【成果展示】
在学校的科技节中，小组同学将自制的简易家用制氧机进行了展示，获得了老师和其他同学的一致好评。在项目式学习过程中，同学们也学会了从物理、数学等领域借鉴知识来解决实际问题的思路与方法。
【答案】(1)物理
(2)ad
(3) 防止加热时试管内的粉末状物质进入导管
(4)过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下制氧
(5)经济便捷性（合理即可）
【详解】（1）分离空气法制取氧气时无新物质生成，所发生的变化属于物理变化。
（2）a.KClO3中含有氧元素，有可能作为制取氧气的反应物，此选项符合题意；b.NH4Cl中不含有氧元素，不可能作为制取氧气的反应物，此选项不符合题意；c.CH4中不含有氧元素，不可能作为制取氧气的反应物，此选项不符合题意；d.CaO2中含有氧元素，有可能作为制取氧气的反应物，此选项符合题意。故选ad。
（3）该装置是固固加热型发生装置，用此装置制取氧气，且试管口放有棉花团，则是用高锰酸钾制取氧气，发生反应的化学方程式是：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，试管口棉花的作用是：防止加热时试管内的粉末状物质进入导管；
（4）在家庭中制取氧气时，应该考虑操作是否简便、安全、无污染等；在已学过的制取氧气的方法中，过氧化氢在常温下就可制取氧气，则可用于家用制氧机。
（5）在选择家用制氧机时，除了考虑反应原理、方法外，还需要考虑设备的经济便捷性。
【变式12-2】（23-24九年级上·上海杨浦·期末）生产、生活中有多种获取氧气的方法。
(1)“分离液态空气法”制氧
I经步骤1处理后的空气属于 （填“纯净物”或“混合物”），经步骤2得到液态空气，此过程属于 （填“物理”或“化学”）变化。
II根据表中数据：控制温度T2的范围为 ，可分离获得氧气。
III此方法是利用氮气和氧气的 不同将其汽化分离。
(2)“膜分离法”制氧
膜分离法的原理：在一定压力下，让空气通过薄膜，氧气能透过薄膜，而其余气体不能透过，以得到含氧量较高的富氧空气。据此推测氧分子比氮分子体积 （填“大”或“小”），薄膜具有的性质 （一条即可）。
(3)“氯酸钾和二氧化锰共热法”制氧
I加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气的化学方程式 。
II选择A作为发生装置，是因为 ；若要收集一瓶氧气用来做铁丝燃烧的实验，最适宜的收集装置是 （填“C”、“D”或“E”），原因是 。
(4)“家庭制氧机”制氧
下图是家庭制氧机的示意图。将A（过碳酸钠白色固体）和B（二氧化锰黑色粉末）放入水中即可产生氧气。反应时，反应仓内黑色粉末翻腾，仓壁变热。
已知：过碳酸钠（2Na2CO3·3H2O2）易溶于水，在水中会生成Na2CO3和H2O2。
I反应仓内发生反应的基本类型是 。
II过滤仓中水的作用 。
III反应仓与上图B装置中 （填仪器名称）作用相似：若过滤仓改用F装置，应使氧气从 （填“a”或“b”）管进。
IV若需要16gO2供人呼吸，理论上参加反应的H2O2的物质的量是 。（用化学方程式列式计算）
【答案】(1) 混合物 物理 -196℃～-183℃ 沸点
(2) 小 不能与氧气反应（合理即可）
(3) 该反应的反应物是固体，反应条件是加热 C 铁在氧气中燃烧需较高纯度的氧气，且需要在集气瓶内放少量的水，防止反应生成的固体物质溅落瓶底，致使集气瓶炸裂
(4) 分解反应 过滤杂质提纯氧气，可以通过气泡观察氧气生成的速率，降低氧气温度等 锥形瓶 a 设：生成16gO2，理论上参加反应的H2O2的物质的量为x。
。
x=1ml。
答：生成16gO2，理论上参加反应的H2O2的物质的量为1 ml。
【详解】（1）I空气是由多种物质组成的物质，经步骤1处理后的空气属于混合物；经步骤2得到液态空气，此过程中只是物体的状态发生改变，没有新物质生成，属于物理变化；
II由表中数据可知，控制温度T在-196℃～-183℃范围内，氮气会由液体变成气体，氧气还是液体，故可以将液态空气内的氮气分离出来；
III此方法是利用氮气和氧气的沸点不同将其汽化分离；
（2）膜分离法的技术原理是在一定压力下，让空气通过薄膜，氧气能透过薄膜，而其余气体不能透过，可以推测氧分子比氮分子体积小，薄膜具有的性质是不能与氧气反应；
（3）I氯酸钾在二氧化锰催化作用下受热分解生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为：；
II选择A作为发生装置，是因为该反应的反应物是固体，反应条件是加热；若要收集一瓶氧气用来做铁丝燃烧的实验，最适宜的收集装置是C，排水法收集的气体纯度较高，原因是铁在氧气中燃烧需较高纯度的氧气，且需要在集气瓶内放少量的水，防止反应生成的固体物质溅落瓶底，致使集气瓶炸裂；
（4）Ⅰ过碳酸钠（2Na2CO3·3H2O2）易溶于水，在水中会生成Na2CO3和H2O2、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，该类反应是由两种物质生成一种物质的反应，属于分解反应；
II过滤仓中水的作用是过滤杂质提纯氧气，可以通过气泡观察氧气生成的速率，降低氧气温度等 ；
III反应仓与上图B装置中锥形瓶作用相似，都用作反应容器；若过滤仓改用F装置，应使氧气与F装置内的水，充分接触，从a管进。
IV详见答案。
【变式12-3】（22-23九年级上·北京海淀·期末）下图为某种家用制氧机内桶的构造示意图。从投料口加入制氧剂一过碳酸钠和催化剂，过碳酸钠遇水迅速发生反应：。下列说法不正确的是
A．生成O2的反应在Ⅱ中发生B．催化剂可以加速H2O2的分解
C．观察I中的气泡能判断生成O2的快慢D．I和Ⅱ中水的作用相同
【答案】D
【详解】A、根据氧气的密度比水小的事实分析，应在装置II中放入制氧剂，故说法正确；
B、制氧剂的主要成分是过碳酸钠和催化剂，过碳酸钠加入水中后，分解产生过氧化氢；过氧化氢再在催化剂的作用下产生氧气，故说法正确；
C、过氧化氢再在催化剂的作用下产生氧气，产生的氧气需通入装置的I中水中净化，可通过观察I中的气泡能判断生成O2的快慢，故说法正确；
D、I中的水可以净化氧气、判断生成O2的快慢，Ⅱ中水是和过碳酸钠反应生成过氧化氢，作用不同，故说法错误。
故选D。
【变式12-4】（2024·山西晋城·三模）化学兴趣小组的同学们利用过氧化氢溶液和二氧化锰制作了一台简易化学制氧机，并用该制氧机制氧。以下有关分析中正确的是
A．二氧化锰是反应物之一
B．该反应说明分子可以再分
C．过滤仓中水的作用是控制反应速率
D．人体补氧是利用氧气能支持燃烧的性质
【答案】B
【详解】A、二氧化锰是催化剂，不是反应物，分析错误；
B、过氧化氢溶液在二氧化锰的催化下生成水和氧气，说明了分子可以再分，分析正确；
C、过滤仓中的水不能加快氧气的生成，故不能控制反应速率，分析错误；
D、人体补氧是利用氧气能供给呼吸的性质，分析错误。
故选B。
【变式12-5】（2023·上海黄浦·一模）人类离不开氧气。
(1)“氧烛”可用于紧急供氧。上图是“氧烛”结构示意图，产氧药块主要成分是氯酸钠，此外需镁粉参与反应放热，启动并维持反应进行，产生氧气。
①镁属于 （选填“金属”或“非金属”）。
②氯酸钠和氯酸钾化学式中具有相同的原子团，写出氯酸钠的化学式 。
③反应中会产生极少量有毒的氯气，活性炭起到的作用是 。
(2)目前空间站利用反应4H2＋CO2＝2H2O＋CH4，将呼出的二氧化碳进行转化。若一位航天员天呼出的25摩尔二氧化碳全部参加反应，可以生成多少克水？（根据化学方程式列式计算）
(3)实验室用双氧水和粉末状二氧化锰混合制取氧气，写出该反应的化学方程式 ；该实验不适合在启普发生器中进行的原因是 ；写出检验一瓶氧气是否集满的方法 。
(4)用氯酸钾和二氧化锰混合制取氧气，xg氯酸钾分解过程中各物质的质量变化如下图所示，用数学表达式表示a、b、c、d之间的等量关系 。
【答案】(1) 金属 NaClO3 吸附氯气
(2)解：25摩尔二氧化碳的质量为：，设可生成的水的质量为， ，，=900g，答：可以生成 900g水；
(3) 二氧化锰为粉末状 将带火星的木条放在瓶口，如果木条复燃，说明该瓶氧气已经集满。
(4)a+d=b+c
【详解】（1）①镁的偏旁是“钅”，镁原子最外层电子数为2个，容易失去电子，形成阳离子，故答案为：金属；
②氯酸钾是由钠离子和氯酸根离子组成，氯酸钠和氯酸钾化学式中具有相同的原子团，且钠离子和钾离子都是+1价，故答案为：NaClO3；
③活性炭的多孔结构提供了大量表面积，从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的，故答案为：吸附氯气；
（2）见答案；
（3）①见答案；②启普发生器适合于常温下，块状固体和液体的反应。本实验中主要是因为二氧化锰为粉末状，因此不适合在启普发生器中进行，故答案为：二氧化锰为粉末状；③氧气可助燃.且高浓度的氧气更容易助燃.所以如果带火星的木条能复燃的话,说明集气瓶内氧气浓度高，故答案为：将带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃，说明该瓶氧气已经集满；
（4）用氯酸钾和二氧化锰混合制取氧气的化学方程式为：，根据质量守恒定律可知，固体减少的质量等于氧气产生的质量，所以：x-d=a，x=a+d；x-c=b，x=b+c，可以得出a+d=b+c，故答案为：a+d=b+c。
【变式12-6】（23-24九年级上·安徽合肥·期中）氧烛常为密闭空间应急氧源，某种氧烛产氧药块主要成分为（化学性质与相似）、金属粉（燃烧时放热，提供分解所需热量）和催化剂等。工作时敲击火帽点燃后即能持续燃烧并放出高纯氧气。下列说法中不正确的是
A．氧烛在工作时，有一定的照明功能B．氧气主要来自产氧药块中的
C．金属粉质量不会影响释放出氧气质量D．敲击火帽是产氧药块中某反应的条件
【答案】C
【详解】A、金属粉燃烧时会发光，则可能有一定的照明功能，该选项说法正确；
B、氯酸钾分解能生成氧气，NaClO3的化学性质和氯酸钾相似，则氧气主要来自产氧药块中的NaClO3，该选项说法正确；
C、金属粉质量过少，则放出热量较少，NaClO3不会分解，但金属粉质量过多，则会消耗较多氧气，则金属粉质量会影响释放出氧气质量，该选项说法不正确；
D、敲击火帽能启动装置，则敲击火帽是产氧药块中某反应的条件，该选项说法正确。
故选C。
【变式12-7】（23-24九年级上·福建三明·期末）为完成“了解家用制氧机”实践性作业，学习小组开展如下探究活动。
[活动一]了解实验室制氧原理
(1)用如图所示装置制备氧气。
① 用高锰酸钾制取氧气，反应的化学方程式为 。
② 用酒精灯给试管加热的操作是 。
③ 从物质组成看，制取氧气的药品中都含有 。
[活动二]了解小型家用制氧机制氧原理
(2)某品牌家用“便携式制氧机”的制氧原理如图所示(内部结构透明)。
① 将过碳酸钠和二氧化锰加入水中，过碳酸钠先分解，生成的H2O2再分解产生氧气。 H2O2分解的化学方程式为 。
② 观察孔的作用是 。
③ 与用高锰酸钾制氧气相比较，该方法更适宜家庭制氧的理由之一是 。
【答案】(1) 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ 先移动酒精灯给试管预热，再将酒精灯火焰对准药品加热 氧元素
(2) 观察氧气的产生速率等（合理即可） 不需加热，使用简便
【详解】（1）①高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式是2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；
② 用酒精灯给试管加热的操作是先移动酒精灯给试管预热，再将酒精灯火焰对准药品加热；
③ 化学变化中元素的种类不变，从物质组成看，制取氧气的药品中都含有氧元素；
（2）①过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为：；
② 观察孔的作用是观察氧气的产生速率等；
③ 与用高锰酸钾制氧气相比较，该方法更适宜家庭制氧的理由之一是不需加热，使用简便。
题型1测定空气中氧气的含量
题型2空气的成分和应用
题型3保护空气质量
题型4氧气的性质和用途
题型5二氧化碳的性质和用途
题型6工业制氧气
题型7实验室制取氧气
题型8催化剂和催化作用
题型9实验室制取二氧化碳
题型10氧循环和碳循环
题型11实验室制取气体的一般思路与方法
题型12 基于特定需求设计和制作简易供氧器
实验前量筒内水
实验后量筒内剩余水
80.0mL
29.5mL
空气的质量级别
空气污染指数
空气质量状况
一级
1~50
优
二级
51~100
良
三级
101~200
轻度污染
四级
201~300
中度污染
五级
>300
重度污染
实验操作
实验现象
结论
(1)向干燥的紫色小花上喷水
小花仍为紫色
(2)把干燥的紫色小花放入盛有二氧化碳的集气瓶中
小花仍为紫色
(3)把实验(1)后的小花放入盛有二氧化碳的集气瓶中
小花由紫色变红色
组分
氮气
氧气
二氧化碳
沸点(℃)
-195.8
-183.0
-78.5
组分
氮气
氧气
二氧化碳
沸点(℃)
-195.8
-183.0
-78.5
试管
A
B
C
浓度
10%H2O2溶液
15%H2O2溶液
20%H2O2溶液
温度
50℃
无明显气泡
无明显气泡
极少量气泡
60℃
无明显气泡
极少量气泡
少量气泡
70℃
极少量气泡
少量气泡
较多气泡
试验编号
H2O2的质量分数(%)
H2O2溶液的体积(mL)
对应曲线
I
3.4
10.0
a
Ⅱ
2.4
___________
b
Ⅲ
1.7
10.0
/
编号
KC1O3质量(g)
催化剂种类
催化剂质量(g)
收集50mLO2所需时间(s)
实验1
5
170
实验2
5
MnO2
0.5
49
实验3
5
Fe2O3
0.5
60
实验4
5
KCl
0.5
152
实验编号
药品
I
块状大理石、10%HCl溶液
II
大理石粉末、10%HCl溶液
物质
沸点/℃
H2O
100
CO2
－56.6
N2
－196
O2
－183
▉题型1 测定空气中氧气的含量
【例1】（23-24九年级上·上海长宁·期中）利用如图装置验证了空气中氧气的体积分数，起始量筒内水的体积是80mL。下列叙述错误的是
A．实验前需检查装置气密性B．红磷熄灭、集气瓶冷却后再打开止水夹
C．用木炭粉代替红磷也可达到实验目的D．最终量筒中液面约降至40mL刻度线处
【答案】CD
【详解】A、实验前检查装置气密性是实验成功的前提条件，正确，不符合题意；
B、红磷熄灭、试管冷却后再打开止水夹，防止升温使得气体膨胀导致测得空气中氧气的体积分数偏低，正确，不符合题意；
C、用木炭粉代替红磷会导致测得空气中氧气的体积分数偏低，不能够达到实验目的，因为木炭燃烧会产生二氧化碳气体，影响实验中产生压强差的数值，故错误，符合题意；
D、空气中氧气的体积分数约为，因此进入试管中的水的体积为：，因此，最终量筒中液面约降至刻度线处，错误，符合题意；故选CD。
【变式1-1】（23-24九年级上·上海静安·期中）学习小组利用了数字化实验技术进行了“空气中氧气体积分数测定”再探究（如图1）。实验通过严谨的测定得到数据（如图2）。请你根据实验及其数据分析回答下列问题。
(1)写出本实验红磷燃烧的化学方程式 。
(2)红磷熄灭，待 后打开弹簧夹，否则会使测定结果 （选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）
(3)整个实验过程中可以观察到的现象有 。
(4)解释图2中CD段压强变化的原因是 。
【答案】(1)4P+5O22P2O5
(2) 冷却至室温 偏小
(3)大量白烟，烧杯中的水倒流入集气瓶约占体积的五分之一
(4)反应消耗了氧气，瓶内压强减小
【详解】（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，化学方程式为：4P+5O24P2O5；
（2）红磷燃烧放热，红磷熄灭时集气瓶内压强仍比较大，若此时打开弹簧夹，进来集气瓶中的水会偏少，所以应等装置冷却至室温后打开弹簧夹，否则会使测定结果偏小；
（3）整个实验过程中可以观察到①红磷燃烧，产生大量白烟②红磷熄灭后，待装置冷却至室温后打开弹簧夹，烧杯中的水倒流入集气瓶约占体积的五分之一；
（4）图2中BC段压强增大是因为红磷燃烧放热，压强变大，CD段压强变小是因为红磷燃烧反应消耗了氧气，瓶内压强减小。
【变式1-2】（23-24九年级上·上海杨浦·期中）有关物质组成及化学规律的发现对化学的发展做出了重要贡献。
(1)拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（如图1）。该实验中选择使用汞的优点有______。
A．只与空气中氧气发生反应
B．汞俗称水银，常温下为液态，安全无毒
C．反应速度快，几分钟可完成
D．反应生成的氧化汞为固体，基本不影响压强变化
(2)实验室常用图2所示的方法测定空气中氧气的含量。
I.红磷燃烧的化学方程式 。
Ⅱ.若实验中没有夹紧弹簧夹，测定的空气中氧气的含量将 （选填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
(3)按照图3进行实验，关闭弹簧夹，取足量白磷于气密性良好的集气瓶中燃烧（集气瓶体积为250mL），火焰熄灭后冷却至室温。
I.根据表中数据计算空气中氧气的体积分数，列式为，该列式是否合理？若不合理，请说明原因 。
Ⅱ.若用木炭替代白磷完成本实验，则集气瓶中液体应具有的性质是 。
(4)按照图4连接压强传感器，测得压强曲线如图5，请分析BC段压强变化的原因 。
【答案】(1)AD
(2) 偏大
(3) 不合理，实验前集气瓶中含有少量水，空气的体积应为集气瓶体积减去实验前水的体积 能与二氧化碳气体反应
(4)白磷燃烧放热导致气压增大幅度大于氧气消耗导致气压减小幅度，集气瓶中压强增大
【详解】（1）A、汞只与空气中氧气发生反应，实验结果较准确，符合题意；
B、汞俗称水银，常温下为液态，有毒，不符合题意；
C、汞只与空气中氧气反应速度较慢，不符合题意；
D、反应生成的氧化汞为固体，基本不影响压强变化，符合题意。
故选AD；
（2）I.红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式：；
Ⅱ.若实验中没有夹紧弹簧夹，磷燃烧过程中气压增大，集气瓶内的空气可能逸出，测定的空气中氧气的含量将偏大；
（3）I.根据表中数据计算空气中氧气的体积分数，列式为，该列式不合理，原因是实验前集气瓶中含有少量水，空气的体积应为集气瓶体积减去实验前水的体积；
Ⅱ.若用木炭替代白磷完成本实验，则集气瓶中液体应具有的性质是能与二氧化碳气体反应，使得瓶内的气压降低；
（4）BC段压强变化的原因白磷燃烧放热导致气压增大幅度大于氧气消耗导致气压减小幅度，集气瓶中压强增大。
【变式1-3】（23-24九年级上·上海黄浦·期中）气体压力传感器与数据采集器和数据处理软件相结合，可用于检测密闭体系内气压变化，如图为空气中氧气含量测定实验的实验装置图图1，以及用气体压力传感器测的集气瓶中气压变化图图2。
(1)图2中BC段气压变化的原因是 ，根据DE段气压变化，在D点实验操作是 。
(2)如图用白磷也可以验证空气中氧气的体积分数。下列叙述错误的是 。
A．实验前需检查装置气密性
B．白磷需足量
C．用木炭粉代替白磷也可达到实验目的
D．最终量筒中液面约降至40mL刻度线处
【答案】(1) 红磷燃烧放热，使瓶内气体受热膨胀 打开止水夹
(2)CD
【详解】（1）图2中BC段气压变化的原因是红磷燃烧放热，使瓶内气体受热膨胀；DE段气压变大，在D点的实验操作是打开止水夹，水倒流到集气瓶中，气体的体积变小，气压增大；
（2）A、因为是测定氧气含量，因此实验前需检查装置气密性，说法正确；
B、为了完全实验结果更准确，需将瓶内的氧气完全消耗，白磷需足量，说法正确；
C、木炭燃烧生成二氧化碳，导致试管中的压强几乎不变，反应结束后，打开止水夹，水不能进入试管，不能测定氧气含量，说法错误；
D、最终量筒中液面约降至：刻度线处，说法错误。
故选CD。
【变式1-4】（22-23九年级上·上海徐汇·期中）为测定空气中氧气的含量，兴趣小组设计如下方案：将一只注射器的尖端封住，在其中放入白磷，请回答下列问题：
(1)实验前，将注射器活塞前沿从20mL刻度处往前推至不能再推，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明 ；
(2)将注射器浸入热水中，引燃白磷。发生反应的化学方程式是 ，反应过程中的现象是 。反应结束后，活塞停在17mL处，该结果不准确，同学们认为可能的原因有①白磷不足；②装置未冷却到室温。甲同学提出，只需要静置该装置，若出现 的现象，则说明原因②成立。
(3)乙同学提出直接在上述装置加装气压传感器（如图a），并用夹持装置固定活塞和针筒，用以探究该实验过程中气压的变化。实验结束后发现装置中气压变化如图b所示。请你分析解释：
①实验开始时，气压略上升的原因是 。
②从图b所得数据分析，能说明氧气约占空气体积五分之一的证据是 。
【答案】(1)装置气密性良好
(2) 产生大量白烟 活塞前进到16mL处
(3) 反应放出热量，气压增大 （合理即可）
【详解】（1）实验前，将注射器活塞前沿从20mL刻度处往前推至不能再推，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明装置气密性良好，故填：装置气密性良好。
（2）白磷和氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷，发生反应的化学方程式是：；白磷燃烧产生大量白烟；氧气约占空气体积的五分之一，注射器中氧气的体积为：20mL×15=16mL，静置该装置冷却至室温，活塞前进到16mL处，则说明原因②成立。故填：；产生大量白烟；活塞前进到16mL处。
（3）①实验开始时，气压略上升的原因是白磷燃烧放出热量，导致气体体积膨胀，气压增大；
②白磷燃烧消耗掉空气中五分之一体积的氧气，剩下五分之四体积的氮气，所以能说明氧气约占空气体积五分之一的证据是起始压强与反应结束压强之比为5∶4，即。
故填：反应放出热量，气压增大；（合理即可）。
▉题型2 空气的成分和应用
【例2】（22-23九年级上·上海奉贤·期中）关于物质性质和用途的描述中，不相关的是
A．稀有气体化学性质稳定，可用于制作霓虹灯
B．氮气化学性质稳定，可充入食品袋以延长食品保质期
C．氧气助燃，可用作火箭发射的燃料
D．氦气密度小而且性质稳定，可用作探空气球
【答案】AC
【详解】A、稀有气体可用于制作霓虹灯主要是利用其物理性质：通电时它们会发出不同颜色的有色光，不符合题意；
B、氮气化学性质稳定，可充入食品袋防止食品腐败，以延长食品保质期，符合题意
C、氧气助燃，可用作火箭发射的助燃剂，不符合题意；
D、氦气密度小而且性质稳定，可用作探空气球，符合题意。
故选AC
【变式2-1】（22-23九年级上·上海徐汇·期中）氦气能够做霓虹灯的主要原因是
A．通电时发出有色光B．性质稳定C．密度小D．难溶于水
【答案】A
【详解】稀有气体可以制成霓虹灯的原因是稀有气体在通电时可发出不同颜色的光，故选A。
【变式2-2】（23-24九年级上·上海长宁·期中）下列气体能用于充入灯泡做霓虹灯的物质是
A．氧气B．氮气C．氦气D．二氧化碳
【答案】C
【详解】稀有气体通电时，能发出不同颜色的光，所以稀有气体用于霓虹灯，氦气属于稀有气体。
故选C。
【变式2-3】（23-24九年级上·上海徐汇·期中）空气成分中含量最高且常用作保护气的是
A．氦气B．氧气C．二氧化碳D．氮气
【答案】D
【详解】A、氦气属于稀有气体，稀有气体约占空气体积的0.94%，含量较少，且稀有气体化学性质稳定，可作保护气，不符合题意；
B、氧气约占空气体积的21%，含量较多，不能作保护气，不符合题意；
C、二氧化碳约占空气体积的0.03%，含量较少，通常不用作保护气，不符合题意；
D、氮气约占空气体积的78%，是空气中含量最多的气体，化学性质稳定，常用作保护气，符合题意；
故选：D。
【变式2-4】（23-24九年级上·上海崇明·期中）空气是一种宝贵的资源，请用空气中常见气体填空：（填气体名称）
(1)绿色植物光合作用吸收的气体是 。
(2)能代替氢气填充飞艇的稀有气体是 。
(3)鱼虾能在水中存活，说明水中溶解有 。
(4)夏天盛放雪糕的杯子外壁附有水珠，说明空气中含有 。
【答案】(1)二氧化碳
(2)氦气
(3)氧气
(4)水蒸气
【详解】（1）二氧化碳是绿色植物进行光合作用的原料；
（2）稀有气体中氦气的密度比空气小，且化学性质很不活泼，能代替氢气填充飞艇；
（3）氧气能供给呼吸，鱼虾能在水中存活，说明水中溶解有氧气；
（4）夏天盛放雪糕的杯子外壁温度很低，使周围空气中水蒸气冷凝成小水滴，出现一层水珠，说明空气中含有水蒸气。
▉题型3保护空气的质量
【例3】（23-24九年级上·上海金山·期中）排放到空气中，不会造成大气污染的是
A．二氧化碳B．二氧化氮C．二氧化硫D．可吸入颗粒物
【答案】A
【分析】空气污染物包括有害气体和烟尘，主要的有害气体有一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等。
【详解】A、空气中含有二氧化碳，则二氧化碳不属于空气污染物，不会造成大气污染，故A正确；
B、二氧化氮属于有害气体，会引起空气污染，故B错误；
C、二氧化硫属于有害气体，会引起空气污染，故C错误；
D、可吸入颗粒物属于烟尘，会引起空气污染，故D错误；
故选A。
【变式3-1】（23-24八年级下·山东泰安·期中）下列物质没有计入空气污染指数的是
A．CO2B．O3C．COD．总悬浮颗粒物
【答案】A
【详解】A、二氧化碳是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，符合题意；
B、臭氧具有强氧化性，对人体健康不利，属于空气污染物，不符合题意；
C、一氧化碳有毒，属于空气污染物，不符合题意；
D、总悬浮颗粒物能导致雾霾等的发生，属于空气污染物，不符合题意。
故选A。
【变式3-2】（23-24八年级下·山东泰安·期中）下列有关空气的说法正确的是
A．空气的成分按质量计算，氧气约占21%
B．空气中各成分的含量恒定不变
C．空气污染指数越小，空气质量越好
D．目前计入空气污染指数的有害气体包括：二氧化硫、二氧化碳、二氧化氮和臭氧等
【答案】C
【详解】A、空气的成分按体积计算，氧气约占21%，故A说法错误；
B、空气中各成分的含量相对稳定，并不是恒定不变的，部分成分含量随地区不同会有所不同，故B说法错误；
C、空气污染指数越小，空气质量级别越低，则空气质量越好，故C说法正确；
D、前计入空气污染指数的有害气体包括：二氧化硫、二氧化氮和臭氧等，二氧化碳属于空气的成分之一，不属于空气污染物，故D说法错误；
故选：C。
【变式3-3】（22-23八年级上·黑龙江哈尔滨·期中）下列关于空气的说法不正确的是
A．空气质量级别越高，空气质量越好
B．被污染的空气会严重损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡
C．空气污染导致的环境问题有：全球气候变暖，酸雨和臭氧空洞
D．作为中学生，为保护空气我们可以少乘坐私家车，多步行
【答案】A
【详解】A、由表中数据可知，空气质量级别越高，空气质量越差，该选项说法不正确；
B、被污染的空气会严重损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡，该选项说法正确；
C、空气污染导致的环境问题有：全球气候变暖，酸雨和臭氧空洞等，该选项说法正确；
D、少乘坐私家车，多步行，有利于保护环境，该选项说法正确。
故选A。
【变式3-4】（23-24八年级下·山东济宁·期中）太白湖新区某日的空气质量报告如图，下列说法错误的是
A．当日的首要污染物为可吸入颗粒物B．“污染指数”越小表示空气质量越好
C．报告中的与酸雨的形成无关D．当日CO未对城区空气造成污染
【答案】C
【详解】A、如图的空气质量报告可知：可吸入颗粒物（PM10）的指数最大，故当日的首要污染物为可吸入颗粒物（PM10），说法正确；
B、“污染指数”越大，空气污染越严重，空气质量越差，“污染指数”越小表示空气质量越好，说法正确；
C、SO2和NO2在大气中与水结合都能生成酸，是形成酸雨的主要气体，报告中的与酸雨的形成有关，说法错误；
D、如图的空气质量报告可知：CO指数为0，所以当日CO未对城区空气造成污染，说法正确；
故选：C。
▉题型4 氧气的性质和用途
【例4】（22-23九年级上·上海奉贤·期中）关于氧气的性质的实验现象中，描述正确的是
A．木炭在氧气中燃烧，发出红光B．红磷在空气中燃烧，产生白烟
C．铁丝在空气中燃烧时火星四射，生成黑色固体D．硫在氧气中燃烧，生成二氧化硫气体
【答案】B
【详解】A、木炭在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，放出热量，故选项说法错误；
B、红磷与氧气燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷是固体颗粒，则红磷在空气燃烧产生大量的白烟，故选项说法正确；
C、铁丝只能在氧气中燃烧，不能在空气中燃烧，故选项说法错误；
D、硫在氧气中燃烧，实验现象为：产生明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气体的气体，生成二氧化硫气体是实验结论，故选项说法错误。
故选C。
【变式4-1】（22-23九年级上·上海奉贤·期中）下列不属于硫磺在氧气中燃烧现象的是
A．放出热量B．蓝紫色火焰
C．淡蓝色火焰D．有刺激性气味的气体生成
【答案】C
【详解】硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的气体，故选C。
【变式4-2】（22-23九年级上·上海杨浦·期中）下列说法正确的是
A．工业上用分离液态空气法制氧气，依据氮气与氧气的密度不同
B．空气中氧元素的存在形态是游离态
C．鱼类能在水中生活，证明氧气易溶于水
D．氧气在降温加压条件下可以变成淡蓝色液体
【答案】D
【详解】A、工业上用分离液态空气法制取氧气，是利用液氮和液氧沸点的不同，将其分离，不符合题意；
B、空气中含氧元素的物质有氧气、二氧化碳等，氧气中氧元素以游离态存在，二氧化碳、水蒸气等化合物中氧元素以化合态存在，不符合题意；
C、鱼类能在水中生活，是因为水中含有溶解氧，氧气不易溶于水，不符合题意；
D、氧气在降温加压的条件下可以变成淡蓝色液体，说法正确，符合题意。
故选D。
【变式4-3】纳米铁粉在空气中不易自燃，但稍加热即可剧烈燃烧，如图是纳米铁粉在锥形瓶中燃烧的实验。下列说法不正确的是
A．纳米铁粉燃烧的化学方程式为3Fe+2O2Fe3O4
B．水可防止生成物溅落炸裂瓶底
C．激光手电照射是纳米铁粉燃烧的催化剂
D．气球先膨胀后又变小
【答案】C
【详解】A、纳米铁粉燃烧是纳米铁粉与空气中的氧气反应生成四氧化三铁，反应的化学方程式为：3Fe+2O2Fe3O4，此选项错误；
B、纳米铁粉燃烧放出大量的热，能使固体熔化为液体落到集气瓶中而炸裂瓶底，水可防止生成物溅落炸裂瓶底，此选项正确；
C、激光手电照射是为了达到纳米铁粉的着火点，并不是催化剂，此选项错误；
D、纳米铁粉在空气中燃烧，放出大量的热，使杂质内空气受热膨胀，一段时间后，消耗氧气，装置内气体体积减小，会观察到气球先膨胀后又变小，此选项正确。
故选C。
【变式4-4】（22-23九年级上·上海长宁·期中）下图是氧气性质的实验，请回答问题。
(1)实验一：硫粉在氧气中燃烧，产生 火焰，生成的 (填化学式)会引起酸雨污染。
(2)实验二：铁丝在氧气中燃烧，实验现象是 。
(3)实验三：木炭在氧气中燃烧，发出 光，而木炭在空气中燃烧发出微弱的红光，这说明物质燃烧的剧烈程度与氧气的 有关。
【答案】(1) 蓝紫色 SO2
(2)银白色固体剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体物质，放出大量热
(3) 白 浓度
【详解】（1）硫粉在氧气中燃烧现象是产生蓝紫色火焰，产生一种具有刺激性气味的气体，放出大量的热；硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，其化学式为SO2。
（2）铁在氧气中燃烧现象是银白色固体剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体物质，放出大量热。
（3）木炭在氧气中燃烧的实验现象是剧烈燃烧、发出白光，产生使澄清石灰水变浑浊的气体，放出热量；木炭在氧气中剧烈燃烧，在空气中燃烧则没有在氧气中燃烧剧烈，而空气中氧气浓度远低于纯氧的浓度，表明了物质燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关。
▉题型5 二氧化碳的性质和用途
【例5】（2023·上海静安·一模）下列是二氧化碳性质有关实验。
(1)A中加入石蕊试液的目的是 ，然后向其中一支试管中通入二氧化碳，溶液变 色，反应的化学方程式为 ；本实验中用两只试管的目的是 。
(2)将一瓶二氧化碳沿烧杯内壁慢慢倒入C烧杯中，可以观察到的现象是 ，由此可以得出二氧化碳的性质是 。
(3)利用装置D、E可证明呼出的气体中含有二氧化碳和水蒸气。D装置内应加入的物质是 ；呼出气体与D、E装置的正确连接顺序是呼出气体→ （填导管口字母代号），确定含有水蒸气的现象是 ，发生反应的化学方程式是 。
【答案】(1) 检验二氧化碳是否与水发生化学反应 红 CO2+H2O=H2CO3 对照
(2) 燃着的蜡烛由低到高依次熄灭 不燃烧、不支持燃烧且密度比空气大
(3) 无水硫酸铜 a→b→d D中白色粉末变蓝 CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O
【详解】（1）石蕊溶液遇到酸性物质可以变红，所以加入石蕊的目的是检验二氧化碳是否与水发生化学反应，溶液变成红色说明二氧化碳与水发生了化学反应生成了碳酸，反应的化学方程式为：CO2+H2O=H2CO3，本实验中用两只试管的目的是形成对照实验；
（2）由于二氧化碳的密度比空气大，且既不燃烧也不支持燃烧，所以看到的现象是燃着的蜡烛由低到高依次熄灭；
（3）证明呼出的气体中含有二氧化碳和水蒸气，应该先证明水的存在，再证明二氧化碳的存在，顺序不能颠倒，否则在验证二氧化碳存在时，用到了石灰水，就会干扰水的鉴定，D装置内应该放无水硫酸铜，水会使无水硫酸铜变蓝，发生反应的化学方程式是：CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O。故填：无水硫酸铜，D中白色粉末变蓝，a→b→d，CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O。
【变式5-1】（23-24九年级上·上海普陀·期中）物质的用途错误的是
A．氧气：用作燃料B．稀有气体：制作多种用途的电光源
C．二氧化碳：制碳酸饮料D．氮气：填充灯泡
【答案】A
【详解】A、氧气具有助燃性可作助燃剂，不具有可燃性，不能作燃料，说法错误；
B、稀有气体通电会发出不同颜色的光，可以做电光源，说法正确；
C、二氧化碳能溶于水并生成碳酸，可用于制碳酸饮料，说法正确；
D、氮气的化学性质稳定，可用充入灯泡作保护气，是否正确；
故选A。
【变式5-2】下列实验现象只能反映二氧化碳物理性质的是（ ）
A． 紫色石蕊变红色 B． 石灰水变浑浊
C． 蜡烛熄灭 D． 杠杆左高右低
【答案】D
【详解】A、二氧化碳能使紫色石蕊试液变红色，是由于二氧化碳能与水化合生成了碳酸，反映二氧化碳的化学性质，故A不符合题意；
B、二氧化碳能使石灰水变浑浊，是由于二氧化碳能与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水。反映二氧化碳的化学性质，故B不符合题意；
C、蜡烛熄灭，是由于二氧化碳不燃烧不支持燃烧，密度比空气大，既反映二氧化碳的化学性质又反映了二氧化碳的物理性质，故C不符合题意；
D、杠杆左高右低，是由于二氧化碳的密度比空气大，只反映了二氧化碳的物理性质，故D符合题意。
故选：D。
【变式5-3】（2024·上海杨浦·二模节选）有些化学反应没有现象，为探究反应是否发生设计如图实验。
(1)探究CO2与水反应
将干燥的石蕊试纸放入充满CO2的集气瓶中(A)，取出后向干燥的石蕊试纸上喷水(B)，再将湿润的石蕊试纸放入充满CO2的集气瓶中(C)。观察到石蕊试纸变红的是 (选填“A”、“B”或“C”)，其原因是 。
【答案】(1) C 水和二氧化碳反应生成的碳酸，使石蕊变红
【详解】（1）二氧化碳不能使紫色石蕊变色，水也不能使紫色石蕊变色，但二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红色，则可观察到C中石蕊试纸变红色。
【变式5-4】小刚和小丽研究二氧化碳的性质，分别在试管和烧瓶中装满二氧化碳。
①小刚同学将收集满CO2气体的试管倒插入紫色石蕊试液里(图1)，并轻轻振荡试管。描述产生的现象： ；写出反应的化学方程式： 。
②王丽同学轻轻捏丙中胶头滴管(图2)，看到的现象是 ，反应方程式为 。
【答案】 紫色石蕊试液变红，部分液体进入试管中 CO2+H2O=H2CO3 气球变大，澄清石灰水变浑浊 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
【详解】①二氧化碳能与石蕊试液中的水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊试液变红。小刚同学将收集满CO2气体的试管倒插入紫色石蕊试液里，并轻轻振荡试管，试管中气体减少，压强变小，液体进入试管内。则产生的现象是：紫色石蕊试液变红，部分液体进入试管中，该反应的化学方程式为：CO2+H2O=H2CO3。
②王丽同学轻轻捏丙中胶头滴管，澄清石灰水进入烧瓶内与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，烧瓶内气体减少，压强变小，在大气压的作用下，气球变大，所以看到的现象是气球变大，澄清石灰水变浑浊，反应方程式为：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。
【变式5-5】为了验证二氧化碳与水反应生成碳酸，小赵做了以下实验，不合理的是
A．步骤①B．步骤②C．步骤③D．步骤④
【答案】C
【详解】二氧化碳与水生成碳酸，能使紫色石蕊变红，不能使无色酚酞变色；加热时碳酸分解，石蕊试液由红色变成紫色，所以实验中不合理的步骤是步骤3，故选C。
【变式5-6】小红用实验研究二氧化碳通入水中后发生的变化。
(1)如图甲所示，向一个收集满CO2气体的质软的塑料瓶A中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡，塑料瓶变瘪，此现象 (填“能”或“不能”)证明CO2与水发生了化学反应；
(2)取3mL瓶A中的液体倒入试管B中，滴加紫色石蕊溶液，振荡，观察到溶液颜色变为 色，写出塑料瓶A中反应的化学方程式为
(3)将(2)中试管B继续做如图乙所示的实验。实验中可观察到试管B中有气泡冒出，溶液变为 色；该反应方程式为 ；试管C中现象是 ，试管C中发生反应的化学方程式为 。
【答案】 不能 红 CO2+H2O=H2CO3 紫 H2CO3CO2+H2O 变浑浊 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
【详解】解：(1)由于二氧化碳能溶于水，故向一个收集满CO2气体的质软的塑料瓶A中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡，塑料瓶变瘪，不能证明二氧化碳与水反应；
(2)二氧化碳能与水反应生成碳酸呈酸性，反应的化学方程式为：CO2+H2O=H2CO3；酸性溶液能使石蕊试液变成红色；
(3)碳酸不稳定，受热易分解生成水和二氧化碳，紫色石蕊溶液又由红色变为紫色；二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，该反应方程式为：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。
【变式5-7】某兴趣小组的同学从家里找来矿泉水瓶进行探究活动，请你参与：
【提出问题】CO2能与水反应吗？
【实验】甲同学按如图所示进行实验，打开瓶塞，迅速将烧杯内的水倒入瓶中并拧紧瓶塞，振荡，一会后发现 ，得出结论：CO2能与水反应。
【反思】乙认为甲的实验不足以证明CO2能与水反应，乙的理由是 。
【补充实验】取少量甲实验软塑料瓶中的液体于试管中，向其中滴加紫色石蕊试液，溶液变红，乙同学认为这可以说明CO2能与水反应(提示：石蕊是一种遇酸变红的紫色液体)。
你认为乙同学验证CO2能与水反应的方法，是通过证明 (填序号)。
A 反应物被消耗 B 有新物质生成
【反思】丙同学认为乙同学的实验也不足以证明CO2能与水反应。其理由是 。
【再实验】该兴趣小组的同学经过思考、讨论，设计了如下实验方案，探究CO2能与水反应，请你完成如下实验报告。
【结论】CO2能与水反应，其化学反应方程式为 。
【答案】 塑料瓶变瘪 二氧化碳能够溶于水，也会使塑料中的压强减小 B 乙同学没有排除水和二氧化碳对实验的干扰 水不能使石蕊变色 二氧化碳不能使石蕊变色 二氧化碳和水反应生成了新的物质使石蕊变色
【详解】因为二氧化碳能与水反应，气体减少，压强减小，所以打开瓶塞，迅速将烧杯内的水倒入瓶中并拧紧瓶塞，振荡，一会后发现塑料瓶变瘪；
[反思1]
二氧化碳能够溶于水，也会使塑料中的压强减小，所以不能仅仅依据塑料瓶变瘪就证明CO2能与水反应。
[补充实验]
根据乙同学的操作可知，乙同学是利用了二氧化碳与水反应是化学变化，即产生了新物质来进行判断的。
[反思2]
乙同学没有排除水和二氧化碳对实验的干扰，不具备说服力。
[再实验]
根据实验操作可以知道，向干燥的紫色小花上喷水后校花的颜色不变，证明水不能使石蕊变色；把干燥的紫色小花放入盛有二氧化碳的集气瓶中，颜色不变，说明二氧化碳不能使石蕊变色；将喷水后的小花放入二氧化碳中，小花由紫色变成红色，说明二氧化碳和水反应生成了新物质使石蕊变红。
[结论]
CO2能与水反应生成碳酸，其化学反应方程式为。
▉题型6 工业制氧气
【例6】（22-23九年级上·上海·期中）关于工业制取氧气说法正确的是
A．得到的液态氧气储存在蓝色钢瓶中
B．原理是利用氧气与氮气的密度不同
C．氧气先从液态空气中逸出
D．分离液态空气后剩下约1/10的气体不能支持燃烧
【答案】A
【详解】A、工业上得到的液态氧气储存在蓝色钢瓶中，该选项说法正确；
B、工业制取氧气的原理是利用氧气与氮气的沸点不同将它们分离，该选项说法不正确；
C、由于液氮的沸点比液氧低，则氮气先从液态空气中逸出，该选项说法不正确；
D、分离液态空气后剩下的气体主要为氧气，氧气能支持燃烧，该选项说法不正确。
故选A。
【变式6-1】对于分离液态空气得到较纯净氧气的过程，以下分析不正确的是（ ）
A．该过程主要是物理变化B．利用了气体沸点高低不同
C．氧元素从化合态变为游离态D．先分离出氮气，再分离出氧气
【答案】C
【详解】A．分离液态空气得到较纯净氧气的过程，是利用液态氧与液态氮的沸点的不同；由于分离过程中没有新物质生成，属于物理变化，说法正确；
B．分离液态空气得到较纯净氧气的过程，是利用液态氧与液态氮的沸点的不同加以分离，说法正确；
C．分离液态空气是物理变化，氧元素始终以游离态存在，说法错误；
D．液态氮的沸点低，先分离出氮气，再分离出氧气，说法正确。
故选：C。
【变式6-2】（22-23九年级上·上海杨浦·期中）下列说法正确的是
A．工业上用分离液态空气法制氧气，依据氮气与氧气的密度不同
B．空气中氧元素的存在形态是游离态
C．鱼类能在水中生活，证明氧气易溶于水
D．氧气在降温加压条件下可以变成淡蓝色液体
【答案】D
【详解】A、工业上用分离液态空气法制取氧气，是利用液氮和液氧沸点的不同，将其分离，不符合题意；
B、空气中含氧元素的物质有氧气、二氧化碳等，氧气中氧元素以游离态存在，二氧化碳、水蒸气等化合物中氧元素以化合态存在，不符合题意；
C、鱼类能在水中生活，是因为水中含有溶解氧，氧气不易溶于水，不符合题意；
D、氧气在降温加压的条件下可以变成淡蓝色液体，说法正确，符合题意。
故选D。
【变式6-3】空气是工业上制取大量氧气的原料，空气中主要组分的沸点如下表：
工业制氧气是根据空气中液氧和液氮的 不同，此过程属于 变化(填“物理”或“化学”)。将液态空气升温，最先逸出的物质主要是 。
【答案】 沸点 物理 氮气(或N2)
【详解】由表格的信息可知：氮气的沸点比氧气的沸点低，把空气降温加压后，先液化的气体是二氧化碳；液化后升高温度，先逸出的气体是氮气，工业上利用氮气和氧气的沸点不同进行分离液态空气制取大量的氧气，属于物理变化。
【变式6-4】空气和水是人类赖以生存的自然资源。
(本题涉及到的物质均用化学式填写)：
(1)氮气、氧气、氦气和二氧化碳都是空气的成分。
图中a代表的气体是 ；引起温室效应的是 ；通电时发出有色光的是 ；供给呼吸的是 。
(2)空气中主要组分的沸点如下表：
空气是工业上制取大量氧气的原料，工业制氧气属于 变化(填“物理”或“化学”)。将液态空气升温至-195℃，收集逸出的物质，此时逸出的物质主要是 ；继续升温至-183℃，逸出的物质能使带火星的木条复燃，此时逸出的物质主要是 。
【答案】 N2 CO2 He O2 物理 N2 O2
【详解】 (1)占空气体积78%的是N2；引起温室效应的是CO2；通电时发出有色光的是He；供给呼吸的是O2；
(2)空气是工业上制取大量氧气的原料，工业制氧气属于物理变化；将液态空气升温至-195℃，收集逸出的物质是氮气，它能使燃着的木条熄灭；继续升温至-183℃，逸出的物质是氧气，能使带火星的木条复燃。
▉题型7 实验室制取氧气
【例7】（23-24九年级上·上海杨浦·期中）用3%双氧水与二氧化锰制取氧气，装置如图，下列说法正确的是
A．加入的双氧水应浸没分液漏斗下端
B．控制双氧水水滴加速率，能使反应较平稳进行
C．此收集方法是向下排空气法
D．在导气管上添加弹簧夹，便于收集气体
【答案】B
【详解】A、分液漏斗有活塞，加入的双氧水可以不用浸没分液漏斗下端，故选项说法错误；
B、反应过程中应通过控制分液漏斗活塞，控制双氧水水滴加速率，从而控制反应速率，能使反应较平稳进行，故选项说法正确；
C、氧气的密度比空气大，应选用向上排空气法，故选项说法错误；
D、在导气管上添加弹簧夹，不便于收集气体，故选项说法错误。
故选：B。
【变式7-1】（22-23九年级上·上海奉贤·期中）实验室制取氧气，既可采用分解过氧化氢的方法，也可采用分解氯酸钾的方法。上述两种方法的主要共同点有
①反应都需加热
②采用均可改变其反应速率
③两种方法所需仪器相同
④都利用含氧化合物分解来达到目的。
A．①③B．②④C．①②D．③④
【答案】B
【详解】①分解过氧化氢不需要加热，分解氯酸钾需要加热，故①错误；
②实验室中用氯酸钾和过氧化氢制取氧气时，常加入二氧化锰作催化剂以改变其反应速率，故②正确；
③过氧化氢是液态，催化剂二氧化锰是固态，且反应不需要加热，故选用的是固液不加热装置；氯酸钾是固态，催化剂二氧化锰也是固态，且反应需要加热，故选用的是固固加热装置，故③错误；
④过氧化氢和氯酸钾都可以用来制取氧气，是因为二者都含有氧元素，是含氧化合物，故④正确。
故选B。
【变式7-2】（23-24九年级上·上海静安·期中）下图是某同学设计的探究氧气性质的一体化实验装置。用该装置可以自动收集氧气并进行各种物质在氧气中的燃烧实验。
回答下列问题：
（一）装置Ⅰ是氧气的发生装置。（忽略导管中的气体）
(1)仪器a的名称是 ；仪器b的名称是 。
(2)关闭弹簧夹k2，打开k1，打开活塞，反应开始，发生反应的化学方程式是 ，其中二氧化锰的作用是 。若发现气流产生速度不稳定，可采取的操作是 。
(3)在k1处可以检验氧气，方法是 。
（二）装置Ⅱ是双开口集气瓶，可以收集氧气。
(4)关闭k1，打开k2和k4，该方法能收集氧气的原因是利用了氧气 的性质；
(5)有同学提出，还可以将收集方法改为排空气法。可行的设计是：先移去装置中的水，然后将导管 （填“c”或“d”）改为通到顶部的长管。
（三）利用收集的氧气进行铁丝燃烧实验
(6)收集过程中，应在水被排尽 （填“前”或“后”）关闭k2和k4，原因是 。
(7)打开橡皮塞k3，将装有下端系有火柴棍的灼热铁丝伸入集气瓶中，发生反应的化学方程式是 ，可观察到的现象是 。
（四）探究氧气浓度与反应剧烈程度的关系
将装置Ⅱ替换为如图部分，储水装置替换为装有碱液的烧杯（已知SO2易溶于碱液），其余部分不变。
(8)二氧化硫随意排放到空气中，会引起的空气污染是 ，烧杯中碱液的作用是 。
(9)为达到实验目的，实验过程中需要观察到氧气浓度增大引起实验现象的前后变化，进行下列操作：
a.检查装置气密性；
b.在燃烧匙中装入足量硫粉；
c.在空气中点燃硫；
d.迅速塞紧橡皮塞（连接有燃烧匙）k3，将导管伸入烧杯中；
e.关闭k1，打开k2；
f.关闭k2。
实验过程中观察到的现象变化是 ，从中可以得到的结论是 。
【答案】(1) 分液漏斗 锥形瓶
(2) 催化作用 通过分液漏斗活塞来控制滴加速度，使气体平稳产生
(3)带火星的木条置于k1处，观察到木条复燃，则证明是氧气
(4)不易溶于水
(5)d
(6) 前 铁燃烧需要预留一部分水，防止燃烧时生成的高温物质溅落，炸裂集气瓶底
(7) 剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体
(8) 酸雨 吸收二氧化硫，防止污染空气
(9) 火焰由淡蓝色逐渐转变为明亮的蓝紫色 氧气浓度越大，反应越剧烈（合理即可）
【详解】（1）据图可知，仪器a的名称是分液漏斗；b的名称是锥形瓶；
（2）关闭弹簧夹k2，打开k1，打开活塞，反应开始，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的化学方程式是；其中二氧化锰作为催化剂，起到催化作用，加快反应速度；若发觉气流产生速度不稳定，可采取的操作是通过分液漏斗的活塞来控制液体的滴加速度，从而获得平稳气流；
（3）由于氧气具有助燃性，在k1处可以检验氧气，使用的方法是带火星的木条置于k1处，观察到木条复燃，则证明是氧气；
（4）关闭k1，打开k2和k4，该方法能收集氧气的原因是利用了氧气不易溶于水性质；
（5）可以将收集方法改为排空气法，可行的设计是：先移去装置中的水，由于氧气密度比空气大，进入装置中会聚集在下方，所以应该将导管d改为通到顶部的长管；
（6）收集氧气过程中应在水被排尽前关闭k2和k4，原因是铁燃烧需要预留一部分水，防止燃烧时生成的高温物质溅落，炸裂集气瓶底；
（7）将装有下端系有火柴棍的灼热铁丝伸入集气瓶中，铁与氧气点燃生成四氧化三铁，该反应的化学方程式是：；观察到的现象为：剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体；
（8）二氧化硫随意排放到空气中，会引起的空气污染是酸雨；SO2易溶于碱液，烧杯中碱液的作用是吸收二氧化硫，防止污染空气；
（9）硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，在氧气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰，故实验过程中观察到的现象变化是火焰由淡蓝色逐渐转变为明亮的蓝紫色，说明氧气浓度越大，反应越剧烈（合理即可）。
【变式7-3】（22-23九年级上·上海长宁·期中）回答问题
(1)实验室用氯酸钾和二氧化锰混合共热制取一瓶比较纯净的氧气，可以选择的装置组合是 ，反应的化学方程式是 。
(2)某同学选用双氧水和二氧化锰为原料制取氧气，反应的化学方程式是 。他关闭C装置中的止水夹后，从长颈漏斗向锥形瓶中注入一定量的水，静止后如图所示，则C装置 (填“漏气”、“不漏气”或“无法确定”)。改用B装置代替装置C的优点是 。
(3)某同学用F装置收集的气体中混有空气，导致这一结果可能的两种原因是 、 。
(4)某同学选用G装置收集氧气，氧气从 通入(填g或h)，检验氧气收集满的方法是 。
(5)取少量硫放在 (填仪器名称)中点燃，伸入充满氧气的集气瓶中，此反应的现象是 ，实验时硫的用量不宜过多，因为生成的气体会导致 ，反应后的集气瓶中加入少量水的目的是 。
【答案】(1) AF
(2)
不漏气 控制液体的流速，从而控制反应速率，使反应平稳进行
(3) 收集前集气瓶没有装满水 没有等导管口有连续均匀的气泡冒出就开始收集
(4) g 将带火星的木条，放在导管h处，若木条复燃，说明已集满
(5) 燃烧匙 发出明亮的蓝紫色火焰，生成刺激性气味气体 酸雨 吸收生成的二氧化硫，防止污染空气
【详解】（1）用氯酸钾和二氧化锰混合共热制取氧气，该反应为固固加热型，应该用A作为发生装置；因为氧气的密度比空气大，可以用向上排空气法收集，氧气不易溶于水，可以用排水法收集，用排水法收集的氧气比用排空气法收集的氧气纯净，所以收集装置可选择F，故可选择的装置组合为AF；氯酸钾在二氧化锰的催化下加热生成氯化钾和氧气，该反应的方程式为：；
（2）过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的方程式为：；关闭C装置中的止水夹后，从长颈漏斗向锥形瓶中注入一定量的水，静止后如图所示，则C装置不漏气；改用B装置代替装置C，装置B中为分液漏斗，可以通过分液漏斗控制液体的滴加速度，从而控制反应速率，使反应平稳进行；
（3）F装置排水法收集的气体时，若收集前集气瓶中没有装满水（会混有部分空气）或没有等导管口有连续均匀的气泡冒出（刚开始产生的气体可能混有空气）就收集，均会导致收集的氧气不纯；
（4）某同学选用G装置收集氧气，由于氧气密度比空气大，氧气应该长进短出，即氧气从g通入，由于氧气具有助燃性，检验氧气收集满的方法是将带火星的木条，放在导管口h处，若木条复燃则证明已集满；
（5）取少量硫放在燃烧匙中点燃，伸入充满氧气的集气瓶中，会观察到发出明亮的蓝紫色火焰，生成刺激性气味气体，实验时硫的用量不宜过多，因为生成的二氧化硫气体溶于水会导致酸雨的形成，反应后的集气瓶中加入少量水的目的是吸收生成的二氧化硫，防止污染空气。
【变式7-4】（23-24九年级上·上海杨浦·期中）实验小组探究影响H2O2溶液化学反应速率的因素。
(1)用下图装置探究反应物浓度和温度对H2O2溶液化学反应速率的影响，记录实验现象如下表：
I.写出该反应的化学方程式 ，反应类型为 （选填“化合”或“分解”）反应。
Ⅱ.分析表中现象可得出： （选填“升高”或“降低”）温度或 ，都可加快H2O2溶液的反应速率。
(2)为探究催化剂（MnO2和CuO）对H2O2溶液反应速率的影响，设计如下装置进行实验，测得反应后70秒内的O2含量如下图所示：
I.实验中CuO的质量X= g。
Ⅱ.对比分析哪两条曲线，可说明催化剂能加快H2O2溶液反应速率？ 。
Ⅲ.和CuO相比，MnO2能使H2O2分解得更快，判断依据是 。
【答案】(1) 分解反应 升高 增大H2O2溶液的浓度
(2) 0.5 曲线1和曲线3或曲线2与曲线3 相同时间内加入MnO2产生的氧气多
【详解】（1）I.过氧化氢在二氧化锰的作用下催化分解生成氧气和水，反应的方程式为：，该反应是由一种反应物反应生成两种生成物，属于分解反应；
Ⅱ.从记录的实验现象中可以看出，对于同浓度的过氧化氢溶液，温度越高分解速率越快，所以升高温度可以加快过氧化氢分解速率；同温时，浓度越高过氧化氢分解速率越快，所以增大过氧化氢浓度也可以加快反应速率；故填升高温度或增大浓度；
（2）I.该实验要探究催化剂种类对过氧化氢分解速率的影响，所以使用的催化剂质量、大小、形成应都是一样，所以氧化铜的质量为0.5g；
Ⅱ.对比曲线1和曲线3或者曲线2和曲线3可知，相同时间内，有催化剂的过氧化氢溶液分解生成氧气的速率比没有催化剂的过氧化氢溶液分解速率快，故填：对比曲线1和曲线3或者曲线2和曲线3；
Ⅲ.对比曲线1和曲线2可知，相同时间内加入二氧化锰的过氧化氢溶液中，分解产生氧气的速率要更快，所以可以判断二氧化锰能使过氧化氢分解得更快。
▉题型8 催化剂、催化作用
【例8】（23-24九年级上·上海徐汇·期中）现有1 ml氯酸钾和二氧化锰混合，加热一段时间后，通过下列选项中的信息能判断氯酸钾分解程度的是
A．反应后钾元素的质量B．反应前后固体的总质量
C．反应后产生气体的质量D．反应前后二氧化锰反应的质量
【答案】BC
【详解】A、反应过程中，钾元素的质量一直不变，故A错误；
B、反应过程中，不断生成氧气，固体质量不断减小，故B能判断氯酸钾分解程度；
C、反应后产生气体的质量代表氯酸钾分解程度，生成的氧气越多，氯酸钾分解的越多，故C能判断氯酸钾分解程度；
D、反应过程中，二氧化锰做催化剂，反应过程中二氧化锰的质量不发生变化，故D错误；
故应选BC。
【变式8-1】（23-24九年级上·上海普陀·期中）以下说法不正确的是
A．从液态空气中分离出氧气是物理变化
B．原子是化学变化中的最小微粒
C．化学反应前后，催化剂的质量和性质保持不变
D．分子是保持物质性质的一种微粒
【答案】CD
【详解】A、从液态空气中分离出氧气过程中没有新物质生成，是物理变化 ，说法正确；
B、在化学变化中分子分裂成原子，原子重新组合成新的分子，故原子是化学变化中的最小微粒 ，说法正确；
C、化学反应前后，催化剂的质量和化学性质保持不变 ，催化剂的物理性质在反应前后有可能改变，说法错误；
D、分子是保持物质化学性质的一种微粒而非保持物质物理性质，说法错误。
故选CD。
【变式8-2】（23-24九年级上·上海长宁·期中）气体制备与性质研究是初中化学重要实验，请回答下列问题：
实验一：氧气制取
(1)实验室用固体氯酸钾和二氧化锰共热制取氧气，反应的化学方程式为 ；可用装置D收集氧气，该收集气体方法的名称是 ；
(2)已知固体高锰酸钾加热会产生氧气，同时生成固体锰酸钾和二氧化锰。用高锰酸钾固体制取氧气可选用的发生装置是 (选填编号)；
(3)分别加热等质量的a(混有少量高锰酸钾的氯酸钾)和b(纯净的氯酸钾)，则产生氧气速率a b(选填“等于”“小于”或“大于”)。
(4)利用如图装置收集氧气，气体应从 (填“m”或“n”)端进入。
(5)加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气，反应过程中，能正确表示对应变化关系的图像是_____(填字母编号)。
A．B．
C．D．
实验二：探究H2O2的质量分数对分解速率的影响如图所示，分别用注射器加入不同浓度的H2O2溶液(见下表)，使用传感器测烧瓶中O2的浓度(烧瓶内气压变化在安全范围)，绘制氧气浓度随时间变化的曲线：
(6)填写表中数据 。
(7)从曲线a、b中，可得出的结论是 。
(8)计算3.4gH2O2完全分解所得氧气的物质的量 。(根据化学方程式列式计算)
实验三 研究催化剂对KClO3分解反应的影响
(9)设置实验1的目的是 。
(10)KC1的名称是 ；表中催化剂的催化效果最佳的是 (填化学式)。维持加热条件不变，用实验1继续收集50mLO2，所需时间明显少于170s，解释原因： 。要比较KC1O3分解反应中不同催化剂的催化效果，除了测量收集50mLO2所需时间外，还可以测量 。
实验四 气体性质研究
100mL气体X可能是O2、CO2中的一种或两种，用下图所示装置进行实验(忽略气体的溶解)。
(11)若观察到甲中石灰水变浑浊，乙中石灰水始终未变浑浊，最终有10mL液体进入丙中，则气体X的成分是 。若气体X中只含有O2，则观察到的现象是 。
【答案】(1) ↑ 向上排空气法
(2)A
(3)大于
(4)m
(5)C
(6)10.0
(7)其它条件相同时，过氧化氢溶液质量分数越大，反应速率越快
(8)3.4g过氧化氢物质的量为：，
设生成氧气的物质的量为x，
，x=0.05ml；
答：理论上完全分解可以生成0.05ml氧气。
(9)对比实验
(10)氯化钾 MnO2 氯酸钾分解产生氯化钾，起催化作用 相同时间内，收集气体体积的多少
(11) 10mL氧气和 90mL二氧化碳 甲乙中石灰水不变浑浊，且乙中石灰水流入丙中约100mL
【详解】（1）氯酸钾在二氧化锰催化作用下加热反应生成氯化钾和氧气，书写化学方程式注意配平及气体符号，所以化学方程式为↑；D为向上排空气法收集装置；
（2）反应物为固体，且需要加热，故选A为发生装置；
（3）高锰酸钾分解生成二氧化锰，可以加快氯酸钾分解，所以反应速度为a大于b；
（4）氧气的密度大于空气，若用如图装置收集氧气，气体应从m端通入；
（5）A、氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氧气和氯化钾，氧气的质量逐渐增大，然后不变，不会出现减小的情况，故选项错误；
B、根据剩余固体逐渐减小，锰元素的质量不变，所以锰元素的质量分数逐渐增大，然后不变，故选项错误；
C、氯酸钾分解生成了氯化钾和氧气，二氧化锰中也含有氧元素，所以固体中氧元素的质量分数先减小，然后不变，故选项正确；
D、剩余固体中氯化钾的质量应该从零开始逐渐增大，故选项错误。
故选：C。
（6）为了进行对比，表中数据应该是10.0；
（7）从曲线a、b中，可得出的结论是其它条件相同时，过氧化氢溶液质量分数越大，反应速率越快；
（8）见答案
（9）通过对比才能知道实验2、3、4中加入药品后有无催化作用；
（10）KCl读作氯化钾；除了加入药品不同外，其他条件都相同，根据对比可知，收集相同体积的氧气，实验2所用时间最短，即二氧化锰的催化效果最好；维持加热条件不变，用实验1再继续收集收集50mLO2，所需时间明显少于170s，是因为氯酸钾分解产生氯化钾，起催化作用；要比较KClO3分解反应中不同催化剂的催化效果，除了测量收集50mLO2所需时间外，还可以测量相同时间内，收集气体体积的多少；
（11）若观察到甲中石灰水变浑浊，乙中石灰水始终未变浑浊，最终有10mL液体进入丙中，则气体 X 一定有二氧化碳，且不易溶于水的氧气进入乙瓶，被挤出的液体体积即为氧气的体积，则混合气体是10mL氧气和 90mL二氧化碳；若气体 X 中只含有O2，则观察到的现象是：甲乙中石灰水不变浑浊，且乙中石灰水流入丙中约100mL。
▉考点9实验室制取二氧化碳
【例9】（22-23九年级上·上海杨浦·期中）用下列装置进行实验室制取二氧化碳
(1)实验室制取二氧化碳的方程式是 。
(2)若用E装置收集并测量生成的气体的体积，其中在水面上放一层植物油目的是 ；
(3)用装置B作为实验室制二氧化碳气体的发生装置，该装置在操作上的优点是 ；装置B中多孔隔板的作用是 。
A．承载大理石 B．吸附 C．控制反应开始与结束 D．促于液体流动
收集好一定量二氧化碳后，夹紧弹簧夹，固液没有分离，其原因可能是 ；（答一点即可）
(4)为了解装置B具有操作上的优点的原因，他们在装置C中连接压强传感器，从而测定实验中试管内气体压强变化的情况（如图D）。下列说法正确的是 （填序号）。
I.ab段试管中液面逐渐上升
II.bc段固体与稀盐酸完全接触
Ⅲ.c点的对应操作是打开弹簧夹
Ⅳ.bc段压强基本不变，说明装置气密性好
(5)下列装置有B装置的优点且工作原理相似的是 。
【答案】(1)
(2)防止二氧化碳溶于水，且与水反应
(3) C AD 装置漏气
(4)Ⅲ、Ⅳ
(5)C
【详解】（1）实验室通常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：；
（2）若用E装置收集并测量生成的气体的体积，其中在水面上放一层植物油目的是：防止二氧化碳溶于水且与水反应；
（3）装置B中可将固体置于多孔隔板上，关闭弹簧夹，通过长颈漏斗添加液体，固液接触，生成气体，装置内压强增大，将液体压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体导出，固液接触，生成气体，故优点是：可以控制反应的发生和停止，多孔隔板的作用是：承载大理石,促于液体流动。
故填：C；AD；
收集好一定量二氧化碳后，夹紧弹簧夹，固液没有分离，其原因可能是装置漏气；
（4）I.ab段压强增大，此时生成气体，液体被压入长颈漏斗中，试管中液面逐渐下降，不符合题意；
II.bc段压强不变，此时固体与稀盐酸分离，反应停止，不符合题意；
Ⅲ.c点的对应操作是打开弹簧夹，气体导出，压强下降，符合题意；
Ⅳ.bc段压强基本不变，说明装置气密性好，气体没有逸出，符合题意。
故选Ⅲ、Ⅳ；
（5）A、该装置中石灰石和稀盐酸直接接触，无法分离，不能控制反应的发生和停止，不符合题意；
B、该装置可以通过上下移动粗铜丝，实现固液的接触和分离，从而控制反应的发生和停止，B装置是通过开关止水夹，通过压强变化控制发生的发生和停止，原理不同，不符合题意；
C、该装置中，可将石灰石置于有孔塑料片上，关闭止水夹，通过漏斗添加液体，固液接触，生成气体，装置内压强增大，固液分离，反应停止，打开止水夹，气体导出，固液接触，生成气体，可以控制反应的发生和停止，且与B装置原理相同，符合题意；
D、该装置中石灰石与稀盐酸无法分离，不能控制反应的发生和停止，不符合题意。
故选C。
【变式9-1】（22-23九年级上·上海杨浦·期中）制取二氧化碳的部分操作中，正确的是
A．检查气密性B．发生装置
C．收集装置D．检验性质
【答案】D
【详解】A、该装置通过长颈漏斗和外界相通，无法检查装置的气密性，不符合题意；
B、实验室通常用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液不加热反应，可用该装置，但是长颈漏斗下端应在液面以下，导管应刚露出橡皮塞即可，不符合题意；
C、二氧化碳溶于水、密度比空气大，应用向上排空气法收集，不符合题意；
D、用该装置检验二氧化碳的性质，应“长进短出”，这样现象明显，符合题意。
故选D。
【变式9-2】（22-23九年级上·上海杨浦·期中）为探究影响化学反应速度的因素，使用等量的同种钙片和同体积、同浓度的盐酸开展四组实验，产生的CO2的浓度随时间变化的关系如图所示，选取CO2的浓度从0—8%为研究对象，实验结果分析错误的是
A．对比①③，温度越高，反应速率越快
B．对比②③，反应物接触面积越小，反应速率越慢
C．对比③④，反应物接触面积越大，反应速率越快
D．温度和反应物接触面积都会影响化学反应速度
【答案】B
【详解】A、从图象对比①③可看出，①③其他条件相同，只有温度不同，在相同时间内，①生成二氧化碳的浓度大于③生成二氧化碳的浓度，由此说明温度越高，反应速率越快，实验结果分析正确；
B、从图象对比②③可看出，钙片的形状不同，温度不同，因此无法比较，实验结果分析错误；
C、从图象对比③④可看出，③④其他条件相同，只有钙片的形状不同，在相同时间内，③生成二氧化碳的浓度大于④生成二氧化碳的浓度，由此说明反应物接触面积越大，反应速率越快，实验结果分析正确；
D、从整个图象可看出，温度和反应物接触面积都会影响化学反应速度，实验结果分析正确；
故选：B。
【变式9-3】（2023·上海松江·一模）实验室制取气体是化学学习的重要内容。
(1)大理石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式是 ；收集二氧化碳的方法是 ，将点燃的木条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中，现象是 ，由此 （选填“能”或“不能”）判断集气瓶中集满二氧化碳。
(2)按下表进行实验，分别取等质量的大理石加入足量稀盐酸中（杂质不与酸反应），产生二氧化碳体积随时间变化曲线如下图所示：
①两次实验中参与反应的盐酸质量是 （选填“相等”或“不相等”）。
②曲线乙对应实验 （选填“I”或“II”），你的判断依据是 。
③若用曲线甲对应的药品进行制取二氧化碳实验，合适的发生装置是 。（填编号）
【答案】(1) 向上排空气法 燃着的木条熄灭 不能
(2) 相等 I 实验I药品用的是块状大理石，与盐酸接触面积小，反应更慢，产生二氧化碳的时间更长 B
【详解】（1）大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙水和二氧化碳，反应的化学方程式为：；
二氧化碳密度比空气大，且能溶于水，故可用向上排空气法收集；
将点燃的木条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中会看到燃着的木条熄灭，由此不能判断集气瓶中集满二氧化碳，应该将燃着的木条放在集气瓶口处，若木条熄灭则收集满。
（2）①由图像可知，甲乙曲线最终生成二氧化碳的体积相等，故两次实验中参与反应的盐酸质量是相等的；
②曲线乙对应实验I，因为实验I药品用的是块状大理石，与盐酸接触面积小，反应更慢，产生二氧化碳的时间更长；
③由图像可知曲线甲产生二氧化碳的反应时间非常快，故曲线甲是实验II，药品是大理石粉末，合适的发生装置是B，因为大理石粉末与盐酸接触面积大，反应迅速，装置B可以控制盐酸的滴加速率来控制反应的速率，还能防止生成的二氧化碳气体逸出。
【变式9-4】（23-24九年级上·上海宝山·期末）下列实验装置为制取气体的常见装置。(部分夹持仪器省略)
(1)实验室用氯酸钾和二氧化锰共热制取氧气，选用的发生装置是 (选填编号)，实验中反应消耗0.02ml氯酸钾，理论上可生成氧气 g(根据化学方程式计算)；
(2)实验中若要测生成的氧气体积，应选择的收集方法是 ；
(3)实验室制取二氧化碳的反应的化学方程式为 ，选择的装置组合是 (选填编号)，检验二氧化碳集满的方法是 ；
(4)实验室可用图一发生装置制二氧化碳，其优点是 ，若实验中关闭弹簧夹时，会导致的后果是 ；将二氧化碳发生装置连接压强传感器及电脑如图二所示进行实验可测得实验过程中试管内气体压强变化情况，其结果局部放大后见图三所示，解释数据段对应的试管内压强变大的原因 。
【答案】(1) A 解：设理论上可生成氧气的质量为x
x=0.96g
答：理论上可生成氧气0.96g。
(2)E
(3) BC 将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已满
(4) 随时控制反应的发生和停止 液体从长颈漏斗上端溢出 关闭了弹簧夹
【详解】（1）实验室用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，需要加热，属于固体加热型，选择发生装置A；利用氯酸钾求氧气的质量，过程见答案；
（2）实验中若要测生成的氧气体积，应选择的收集方法是E，集气瓶中收集到的气体即为生成的氧气的体积；
（3）实验室用用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳，反应的化学方程式为：；反应物为固体和液体，不需要加热，选择B为发生装置；二氧化碳能溶于水，密度比空气大，收集二氧化碳可选用向上排空气法，选用装置C；检验二氧化碳集满的方法是将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已满；
（4）图一装置中装有有孔塑料隔板和弹簧夹可以通过弹簧夹的开闭控制反应的发生和停止，大理石放在多孔塑料板上与稀盐酸接触反应，当弹簧夹关闭，内部气体增多，压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体输出，压强减小，液体流入试管，固液接触，反应发生；若实验中关闭弹簧夹时，试管内压强增大，液体被压入长颈漏斗中，若液体太多，可能导致的后果是液体从长颈漏斗上端溢出；压强变大，是因为关闭了弹簧夹，试管内气体增多，压强变大，液体被压入长颈漏斗中，与固体分离，反应停止，压强不再改变。
▉考点10氧循环和碳循环
【例10】（23-24九年级上·上海闵行·期中）“碳中和”是一个环保概念。“碳中和”中的“碳”主要是指
A．二氧化碳B．一氧化碳C．碳元素D．碳单质
【答案】A
【详解】“碳中和”中的“碳”主要是指二氧化碳，故选A。
【变式10-1】（22-23九年级上·上海金山·期中）过度排放到空气中会造成酸雨的是
A．稀有气体B．水蒸气C．二氧化碳D．二氧化硫
【答案】D
【详解】A、稀有气体是空气的组成成分之一，不会导致酸雨的发生，不符合题意；
B、水蒸气是空气的组成成分之一，不会导致酸雨的发生，不符合题意；
C、二氧化碳排放过多，会导致温室效应，不会导致酸雨的发生，不符合题意；
D、二氧化硫能与水反应生成酸性物质，导致酸雨的发生，符合题意。
故选D。
【变式10-2】引起温室效应的气体是
A．二氧化碳B．二氧化硫C．氮气D．氧气
【答案】A
【分析】温室效应是指由于全球二氧化碳等气体的排放量不断增加，导致地球平均气温不断上升的现象。
【详解】A、二氧化碳属于温室气体，能引起温室效应，故A正确；
B、二氧化硫属于空气污染物，能引起大气污染，故B不正确；
C、氮气不属于属于温室气体，不会引起温室效应，故C不正确；
D、氧气不属于属于温室气体，不会引起温室效应，故D不正确。故选A。
【变式10-3】（23-24九年级上·江苏苏州·期中）二氧化碳是自然界中一种重要气体，和人类生活密切相关。我们可以在实验室制取少量的二氧化碳气体，对它进行相关的性质研究。关于自然界中二氧化碳的循环和氧气的循环，下列说法不正确的是
A．自然界中二氧化碳的循环和氧气的循环之间没有任何联系
B．自然界中二氧化碳的循环和氧气的循环过程中均发生了化学变化
C．绿色植物的生长过程，既涉及二氧化碳的循环，又涉及氧气的循环
D．二氧化碳的循环和氧气的循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定
【答案】A
【详解】A、自然界动物可吸入氧气排出二氧化碳，植物又能通过光合作用把二氧化碳转化为氧气，氧气和二氧化碳的循环之间有联系，故A不正确，
B、氧气和二氧化碳的循环过程有新物质生成，发生了化学反应，故B正确；
C、植物生长的过程既有植物本身的呼吸作用，又有其光合作用，二者同时发生，故植物的生长过程涉及氧气和二氧化碳的循环，故C正确；
D、氧气和二氧化碳的循环使地球大气的氧气和二氧化碳含量一直维持在一个相对稳定的水平，故D正确。
故选A。
【变式10-4】（23-24八年级下·山东烟台·期中）关于“碳循环”和“氧循环”，下列说法不正确的是
A．碳循环和氧循环分别是指二氧化碳和氧气的循环
B．碳循环和氧循环有利于维持大气中二氧化碳和氧气含量的相对稳定
C．绿色植物的生长过程，既涉及碳循环，又涉及氧循环
D．自然界中碳循环和氧循环主要通过化学变化实现
【答案】A
【详解】A、碳循环和氧循环分别是指含碳物质和含氧物质的循环，选项错误；
B、碳循环和氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，选项正确；
C、绿色植物的生长过程，既涉既有含碳化合物的转化即碳循环，又涉及含氧物质的转化即氧循环，选项正确；
D、碳循环和氧循环过程中均有物质种类改变，主要通过化学变化实现，选项正确。
故选A。
【变式10-5】（23-24九年级上·福建泉州·期中）下图是自然界中碳循环的示意图，回答下列问题：
(1)根据图中信息，请写出一种产生二氧化碳的途径： 。
(2)海水吸收也是自然界中消耗二氧化碳的一种重要途径，写出二氧化碳和水反应的化学式表达式为 。绿色植物的光合作用能将二氧化碳和水转化为葡萄糖(C6H12O6)和氧气，反应是将 能转化为化学能。由以上两个反应可以看出，即使反应物相同，但如果 不同，反应产物也可能不同。
(3)二氧化碳常用于灭火，这一用途利用了二氧化碳 的物理性质和 的化学性质。
【答案】(1)呼吸作用（合理即可）
(2) 太阳 反应条件
(3) 密度比空气大 不可燃也不助燃
【详解】（1）由图可知，呼吸作用、化石燃料的使用等均产生二氧化碳。
（2）二氧化碳和水反应生成碳酸，反应的化学式表达式为；
光合作用过程中，将太阳能转化为了化学能；
二氧化碳和水在不同的条件下，生成不同的产物，说明反应条件不同，反应产物也不同。
（3）二氧化碳能用于灭火，是因为二氧化碳不可燃也不助燃（化学性质）、密度比空气大（物理性质）。
▉考点11实验室制取气体的一般思路与方法
【例11】（23-24九年级上·上海黄浦·期末）用如图装置制取二氧化碳，有关说法正确的是
A．为加快反应，可将大理石粉碎成粉末状
B．选用启普发生器的目的是使反应平稳进行
C．用浓盐酸代替稀盐酸，可产生更多的二氧化碳
D．收集时，在集气瓶口放置毛玻璃片，是为了减少二氧化碳逸散到空气中
【答案】D
【详解】A、将大理石粉碎成粉末状，无法使用启普发生器，故选项说法错误；
B、选用启普发生器的目的是为控制反应的发生与停止，故选项说法错误；
C、实验室制取二氧化碳，选用药品大理石（或石灰石）和稀盐酸，而浓盐酸具有挥发性，故选项说法错误；
D、收集时，在集气瓶口放置毛玻璃片，是为了减少二氧化碳逸散到空气中，故选项说法正确；
故选：D。
【变式11-1】（2024·上海嘉定·二模节选）化学实验是学习化学的重要活动。
活动一：研究气体的制取和性质
(1)用装置制A制取O2的化学反应方程式为 ，制取3.2g氧气需要过氧化氢的物质的量为 ml。
(2)装置B和C具有“随开随用，随关随停”的优点，该装置对反应物中固体药品的要求是 ；B和C中处于暂停产生气体状态的是 (选填“B”或“C”)。若选择D装置收集二氧化碳，气体应从 (填“a”或“b”)口进入。
(3)向装置E中的广口瓶中加入适量稀盐酸，关闭活塞振荡，观察到产生大量气泡，碳酸钙粉末全部溶解，气球变大。然后再将足量的氢氧化钠溶液加入广口瓶中，关闭活塞振荡，观察到的现象是 。
【答案】(1) 0.2
(2) 块状（或粒状）固体 B a
(3)气体变小，产生白色沉淀
【详解】（1）A装置适用于固液不加热反应制取气体，适用于过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的化学方程式为：；
3.2g氧气的物质的量为：3.2g÷32g/ml=0.1ml
解：设需要过氧化氢的物质的量为x
x=0.2ml
答：制取3.2g氧气需要过氧化氢的物质的量为0.2ml；
（2）装置B和C为启普发生器，具有“随开随用，随关随停”的优点，该装置对反应物中固体药品的要求是块状（或粒状）固体，这样固体才能置于启普发生器的中间容器中，才能实现固液分离；
由图可知，B装置中实现了固液分离，可以暂停产生气体；
若选择D装置收集二氧化碳，二氧化碳的密度比空气大，气体应从a口进入；
（3）向装置E中的广口瓶中加入适量稀盐酸，关闭活塞振荡，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，故观察到产生大量气泡，碳酸钙粉末全部溶解，气球变大。然后再将足量的氢氧化钠溶液加入广口瓶中，关闭活塞振荡，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，二氧化碳被消耗，气体减少，压强减小，氯化钙和反应生成的碳酸钠反应生成碳酸钙和氯化钠，故现象是：产生白色沉淀、气体变小；
【变式11-2】（2024·上海·二模）如图是实验室中常见的一些装置，请根据所学知识回答下列问题：
(1)实验室用A装置制备氧气，反应的化学方程式是 ，若要收集较纯净的氧气，选择的收集装置是 (填装置编号)。
(2)实验室用B装置制备二氧化碳气体，实验开始前，应从 (填“a”或“b”)处装入大理石，收集完气体后， (填操作)，反应随后停止。
(3)E装置的集气瓶中充满CO2，打开分液漏斗①，滴入少量NaOH浓溶液，气球明显胀大，写出反应的化学方程式 ；关闭分液漏斗①，打开分液漏斗②，气球恢复原状，则分液漏斗②中可能盛放的溶液是 (填名称，忽略滴入液体体积)。
【答案】(1) D
(2) b 关闭活塞c
(3) 稀盐酸等（合理即可）
【详解】（1）实验室用装置A制备氧气，反应物应为固体且需要加热，又由于试管口未放置一团棉花，选用的药品为氯酸钾和二氧化锰，氯酸钾在二氧化锰催化和加热的条件下反应生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为：；氧气密度比空气大，不易溶于水且不与水反应，可选用向上排空气法和排水法收集，排水法收集的气体更纯净，因此收集装置选D；
（2）用装置B制备二氧化碳，实验开始前，应从b处装入大理石，从长颈漏斗上端加入稀盐酸，反应物一接触立即产生气体，收集完气体后，关闭活塞c，装置B中压强增大，将稀盐酸“压”回长颈漏斗中，反应物分离，反应随后停止；
（3）NaOH浓溶液和二氧化碳反应产生碳酸钠和水，瓶中压强减小，气球明显胀大，反应的化学方程式；关闭分液漏斗①，打开分液漏斗②，气球恢复原状，瓶中物质有碳酸钠，碳酸钠和盐酸反应产生氯化钠、水和二氧碳，则分液漏斗②中可能盛放的溶液是稀盐酸等（合理即可）。
【变式11-3】（23-24九年级上·上海宝山·期末）下列实验装置为制取气体的常见装置。(部分夹持仪器省略)
(1)实验室用氯酸钾和二氧化锰共热制取氧气，选用的发生装置是 (选填编号)，实验中反应消耗0.02ml氯酸钾，理论上可生成氧气 g(根据化学方程式计算)；
(2)实验中若要测生成的氧气体积，应选择的收集方法是 ；
(3)实验室制取二氧化碳的反应的化学方程式为 ，选择的装置组合是 (选填编号)，检验二氧化碳集满的方法是 ；
(4)实验室可用图一发生装置制二氧化碳，其优点是 ，若实验中关闭弹簧夹时，会导致的后果是 ；将二氧化碳发生装置连接压强传感器及电脑如图二所示进行实验可测得实验过程中试管内气体压强变化情况，其结果局部放大后见图三所示，解释数据段对应的试管内压强变大的原因 。
【答案】(1) A 解：设理论上可生成氧气的质量为x
x=0.96g
答：理论上可生成氧气0.96g。
(2)E
(3) BC 将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已满
(4) 随时控制反应的发生和停止 液体从长颈漏斗上端溢出 关闭了弹簧夹
【详解】（1）实验室用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，需要加热，属于固体加热型，选择发生装置A；利用氯酸钾求氧气的质量，过程见答案；
（2）实验中若要测生成的氧气体积，应选择的收集方法是E，集气瓶中收集到的气体即为生成的氧气的体积；
（3）实验室用用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳，反应的化学方程式为：；反应物为固体和液体，不需要加热，选择B为发生装置；二氧化碳能溶于水，密度比空气大，收集二氧化碳可选用向上排空气法，选用装置C；检验二氧化碳集满的方法是将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已满；
（4）图一装置中装有有孔塑料隔板和弹簧夹可以通过弹簧夹的开闭控制反应的发生和停止，大理石放在多孔塑料板上与稀盐酸接触反应，当弹簧夹关闭，内部气体增多，压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体输出，压强减小，液体流入试管，固液接触，反应发生；若实验中关闭弹簧夹时，试管内压强增大，液体被压入长颈漏斗中，若液体太多，可能导致的后果是液体从长颈漏斗上端溢出；压强变大，是因为关闭了弹簧夹，试管内气体增多，压强变大，液体被压入长颈漏斗中，与固体分离，反应停止，压强不再改变。
【变式11-4】（2023·上海宝山·一模）利用下图装置制取气体。
(1)实验室用装置A制取氧气，反应的化学方程式为 ，该反应属于 （填基本反应类型），可选择的收集装置是 （填编号）；若用装置B制取氧气，消耗0.68g反应物时，理论上可制得氧气 g。
(2)实验室制取二氧化碳反应的化学方程式为 ，若要控制反应的发生和停止，可选用下列装置 （填编号）。
(3)实验室制取二氧化碳时，若药品错用浓盐酸，将导致收集到的二氧化碳气体不纯，改进下图装置除去杂质再连接收集装置，可收集到较纯净的二氧化碳。如何改进下图装置？请你画出示意图。
【答案】(1) 分解反应 E/F 0.32g
(2) CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ c
(3)
【详解】（1）用装置A制取氧气，由于A中没有棉花在试管口，所以是氯酸钾在加热二氧化锰的催化下生成氯化钾和氧气，化学方程式为：，该反应符合一变多的特点，是分解反应，用装置B制取氧气是用过氧化氢溶液分解产生氧气，设消耗0.68g反应物时，理论上可制得氧气的质量为x
（2）实验室制取二氧化碳是大理石和稀盐酸反应生成氯化钙，二氧化碳和水，化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，若要控制反应的发生和停止，需要在装置中低部装上多孔塑料板，来控制固体和液体的接触，添加液体药品可选用分液漏斗或长颈漏斗，故选用装置c。
（3）
通过饱和的碳酸氢钠溶液可以除去二氧化碳中的HCl气体，所以应在瓶中装上饱和碳酸氢钠溶液。
▉考点12基于特定需求设计和制作简易供氧器
【例12】（2024·上海浦东新·一模）人类离不开氧气，获得氧气的方法有多种。
(1)实验室制取氧气
用氯酸钾和二氧化锰制取氧气的化学方程式为 ；氧气的检验方法是 ；用排水法收集氧气，是利用了氧气 的性质。
(2)“家用制氧机”如图所示，甲剂为过碳酸钠固体，乙剂为二氧化锰。
I.反应舱内发生的反应第一步是过碳酸钠分解生成碳酸钠和过氧化氢，第二步是过氧化氢分解，第二步的化学方程式为 。
II.实验室中用甲剂、乙剂和水制取氧气，选择的发生装置是 (选填“A"或“B")。
III.反应舱内产生的氧气经过加湿过滤舱后变得更湿润.利用装置C和D也能收集到更湿润的氧气，其连接顺序是 (用a、b、c、d表示)。
(3)市场上还有一种制氧机，工作原理是利用分子筛在加压时将空气中的氮气吸收，得到高纯度的氧气。该制氧过程属于 (选填“物理”或“化学”)变化。
【答案】(1) 将带火星木条伸入瓶中，若复燃，则是氧气 不易溶于水
(2) B c、d、a、b
(3)物理
【详解】（1）氯酸钾在二氧化锰作催化剂的条件下分解产生氯化钾和氧气，故方程式为：；
氧气具有助燃性，检验氧气用带火星的木条，将带火星木条伸入瓶中，若复燃，则是氧气；
氧气不易溶于水，可采用排水法收集；
（2）过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解产生水和氧气，故方程式为：；
实验室中用甲剂、乙剂和水制取氧气，应选用固液常温型发生装置，故选B；
先用D润湿，气体从c进入，润湿后从d排出，再用C收集，氧气密度比空气大，应从a进入，b排出空气，故顺序为c、d、a、b；
（3）该过程中没有新物质生成，属于物理变化。
【变式12-1】（23-24九年级下·上海·开学考试）制氧机在生产、生活中有重要应用。化学兴趣小组的同学们利用相关知识，对家用制氧机的工作原理、制氧方法以及自制设备等展开了项目式学习活动。
活动一：了解家用制氧机的工作原理
【查阅资料】
目前市场上常见家用制氧机的工作原理有两种：分离空气法和化学试剂法。
【讨论交流】
(1)分离空气法制取氧气时所发生的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。
(2)化学试剂法制取氧气时可供选择的反应物较多，以下物质中，有可能用作制取氧气反应物的是 （填字母）。
a．氯酸钾（KClO3）b．氯化铵（NH4Cl）c．甲烷（CH4）d．过氧化钙（CaO2）
活动二：分析家用制氧机的制氧方法
【回忆旧知】
实验室中常用下图所示装置制取氧气。
(3)制取氧气时发生反应的化学方程式是 ，试管口棉花的作用是 。
【分析判断】
(4)同学们讨论后认为，这种制氧方法不适用于家用制氧机，在已学习过的制取氧气的方法中，可用于家用制氧机的是 。
活动三：制作简易的家用制氧机
【设计制作】
(5)制作简易的家用制氧机时。除需考虑反应原理外。还需考虑很多方面的因素，例如： （写一条）。
同学们在充分思考交流的基础上、利用家庭中常见材料设计并制作了简易家用制氧机。
【成果展示】
在学校的科技节中，小组同学将自制的简易家用制氧机进行了展示，获得了老师和其他同学的一致好评。在项目式学习过程中，同学们也学会了从物理、数学等领域借鉴知识来解决实际问题的思路与方法。
【答案】(1)物理
(2)ad
(3) 防止加热时试管内的粉末状物质进入导管
(4)过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下制氧
(5)经济便捷性（合理即可）
【详解】（1）分离空气法制取氧气时无新物质生成，所发生的变化属于物理变化。
（2）a.KClO3中含有氧元素，有可能作为制取氧气的反应物，此选项符合题意；b.NH4Cl中不含有氧元素，不可能作为制取氧气的反应物，此选项不符合题意；c.CH4中不含有氧元素，不可能作为制取氧气的反应物，此选项不符合题意；d.CaO2中含有氧元素，有可能作为制取氧气的反应物，此选项符合题意。故选ad。
（3）该装置是固固加热型发生装置，用此装置制取氧气，且试管口放有棉花团，则是用高锰酸钾制取氧气，发生反应的化学方程式是：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，试管口棉花的作用是：防止加热时试管内的粉末状物质进入导管；
（4）在家庭中制取氧气时，应该考虑操作是否简便、安全、无污染等；在已学过的制取氧气的方法中，过氧化氢在常温下就可制取氧气，则可用于家用制氧机。
（5）在选择家用制氧机时，除了考虑反应原理、方法外，还需要考虑设备的经济便捷性。
【变式12-2】（23-24九年级上·上海杨浦·期末）生产、生活中有多种获取氧气的方法。
(1)“分离液态空气法”制氧
I经步骤1处理后的空气属于 （填“纯净物”或“混合物”），经步骤2得到液态空气，此过程属于 （填“物理”或“化学”）变化。
II根据表中数据：控制温度T2的范围为 ，可分离获得氧气。
III此方法是利用氮气和氧气的 不同将其汽化分离。
(2)“膜分离法”制氧
膜分离法的原理：在一定压力下，让空气通过薄膜，氧气能透过薄膜，而其余气体不能透过，以得到含氧量较高的富氧空气。据此推测氧分子比氮分子体积 （填“大”或“小”），薄膜具有的性质 （一条即可）。
(3)“氯酸钾和二氧化锰共热法”制氧
I加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气的化学方程式 。
II选择A作为发生装置，是因为 ；若要收集一瓶氧气用来做铁丝燃烧的实验，最适宜的收集装置是 （填“C”、“D”或“E”），原因是 。
(4)“家庭制氧机”制氧
下图是家庭制氧机的示意图。将A（过碳酸钠白色固体）和B（二氧化锰黑色粉末）放入水中即可产生氧气。反应时，反应仓内黑色粉末翻腾，仓壁变热。
已知：过碳酸钠（2Na2CO3·3H2O2）易溶于水，在水中会生成Na2CO3和H2O2。
I反应仓内发生反应的基本类型是 。
II过滤仓中水的作用 。
III反应仓与上图B装置中 （填仪器名称）作用相似：若过滤仓改用F装置，应使氧气从 （填“a”或“b”）管进。
IV若需要16gO2供人呼吸，理论上参加反应的H2O2的物质的量是 。（用化学方程式列式计算）
【答案】(1) 混合物 物理 -196℃～-183℃ 沸点
(2) 小 不能与氧气反应（合理即可）
(3) 该反应的反应物是固体，反应条件是加热 C 铁在氧气中燃烧需较高纯度的氧气，且需要在集气瓶内放少量的水，防止反应生成的固体物质溅落瓶底，致使集气瓶炸裂
(4) 分解反应 过滤杂质提纯氧气，可以通过气泡观察氧气生成的速率，降低氧气温度等 锥形瓶 a 设：生成16gO2，理论上参加反应的H2O2的物质的量为x。
。
x=1ml。
答：生成16gO2，理论上参加反应的H2O2的物质的量为1 ml。
【详解】（1）I空气是由多种物质组成的物质，经步骤1处理后的空气属于混合物；经步骤2得到液态空气，此过程中只是物体的状态发生改变，没有新物质生成，属于物理变化；
II由表中数据可知，控制温度T在-196℃～-183℃范围内，氮气会由液体变成气体，氧气还是液体，故可以将液态空气内的氮气分离出来；
III此方法是利用氮气和氧气的沸点不同将其汽化分离；
（2）膜分离法的技术原理是在一定压力下，让空气通过薄膜，氧气能透过薄膜，而其余气体不能透过，可以推测氧分子比氮分子体积小，薄膜具有的性质是不能与氧气反应；
（3）I氯酸钾在二氧化锰催化作用下受热分解生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为：；
II选择A作为发生装置，是因为该反应的反应物是固体，反应条件是加热；若要收集一瓶氧气用来做铁丝燃烧的实验，最适宜的收集装置是C，排水法收集的气体纯度较高，原因是铁在氧气中燃烧需较高纯度的氧气，且需要在集气瓶内放少量的水，防止反应生成的固体物质溅落瓶底，致使集气瓶炸裂；
（4）Ⅰ过碳酸钠（2Na2CO3·3H2O2）易溶于水，在水中会生成Na2CO3和H2O2、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，该类反应是由两种物质生成一种物质的反应，属于分解反应；
II过滤仓中水的作用是过滤杂质提纯氧气，可以通过气泡观察氧气生成的速率，降低氧气温度等 ；
III反应仓与上图B装置中锥形瓶作用相似，都用作反应容器；若过滤仓改用F装置，应使氧气与F装置内的水，充分接触，从a管进。
IV详见答案。
【变式12-3】（22-23九年级上·北京海淀·期末）下图为某种家用制氧机内桶的构造示意图。从投料口加入制氧剂一过碳酸钠和催化剂，过碳酸钠遇水迅速发生反应：。下列说法不正确的是
A．生成O2的反应在Ⅱ中发生B．催化剂可以加速H2O2的分解
C．观察I中的气泡能判断生成O2的快慢D．I和Ⅱ中水的作用相同
【答案】D
【详解】A、根据氧气的密度比水小的事实分析，应在装置II中放入制氧剂，故说法正确；
B、制氧剂的主要成分是过碳酸钠和催化剂，过碳酸钠加入水中后，分解产生过氧化氢；过氧化氢再在催化剂的作用下产生氧气，故说法正确；
C、过氧化氢再在催化剂的作用下产生氧气，产生的氧气需通入装置的I中水中净化，可通过观察I中的气泡能判断生成O2的快慢，故说法正确；
D、I中的水可以净化氧气、判断生成O2的快慢，Ⅱ中水是和过碳酸钠反应生成过氧化氢，作用不同，故说法错误。
故选D。
【变式12-4】（2024·山西晋城·三模）化学兴趣小组的同学们利用过氧化氢溶液和二氧化锰制作了一台简易化学制氧机，并用该制氧机制氧。以下有关分析中正确的是
A．二氧化锰是反应物之一
B．该反应说明分子可以再分
C．过滤仓中水的作用是控制反应速率
D．人体补氧是利用氧气能支持燃烧的性质
【答案】B
【详解】A、二氧化锰是催化剂，不是反应物，分析错误；
B、过氧化氢溶液在二氧化锰的催化下生成水和氧气，说明了分子可以再分，分析正确；
C、过滤仓中的水不能加快氧气的生成，故不能控制反应速率，分析错误；
D、人体补氧是利用氧气能供给呼吸的性质，分析错误。
故选B。
【变式12-5】（2023·上海黄浦·一模）人类离不开氧气。
(1)“氧烛”可用于紧急供氧。上图是“氧烛”结构示意图，产氧药块主要成分是氯酸钠，此外需镁粉参与反应放热，启动并维持反应进行，产生氧气。
①镁属于 （选填“金属”或“非金属”）。
②氯酸钠和氯酸钾化学式中具有相同的原子团，写出氯酸钠的化学式 。
③反应中会产生极少量有毒的氯气，活性炭起到的作用是 。
(2)目前空间站利用反应4H2＋CO2＝2H2O＋CH4，将呼出的二氧化碳进行转化。若一位航天员天呼出的25摩尔二氧化碳全部参加反应，可以生成多少克水？（根据化学方程式列式计算）
(3)实验室用双氧水和粉末状二氧化锰混合制取氧气，写出该反应的化学方程式 ；该实验不适合在启普发生器中进行的原因是 ；写出检验一瓶氧气是否集满的方法 。
(4)用氯酸钾和二氧化锰混合制取氧气，xg氯酸钾分解过程中各物质的质量变化如下图所示，用数学表达式表示a、b、c、d之间的等量关系 。
【答案】(1) 金属 NaClO3 吸附氯气
(2)解：25摩尔二氧化碳的质量为：，设可生成的水的质量为， ，，=900g，答：可以生成 900g水；
(3) 二氧化锰为粉末状 将带火星的木条放在瓶口，如果木条复燃，说明该瓶氧气已经集满。
(4)a+d=b+c
【详解】（1）①镁的偏旁是“钅”，镁原子最外层电子数为2个，容易失去电子，形成阳离子，故答案为：金属；
②氯酸钾是由钠离子和氯酸根离子组成，氯酸钠和氯酸钾化学式中具有相同的原子团，且钠离子和钾离子都是+1价，故答案为：NaClO3；
③活性炭的多孔结构提供了大量表面积，从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的，故答案为：吸附氯气；
（2）见答案；
（3）①见答案；②启普发生器适合于常温下，块状固体和液体的反应。本实验中主要是因为二氧化锰为粉末状，因此不适合在启普发生器中进行，故答案为：二氧化锰为粉末状；③氧气可助燃.且高浓度的氧气更容易助燃.所以如果带火星的木条能复燃的话,说明集气瓶内氧气浓度高，故答案为：将带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃，说明该瓶氧气已经集满；
（4）用氯酸钾和二氧化锰混合制取氧气的化学方程式为：，根据质量守恒定律可知，固体减少的质量等于氧气产生的质量，所以：x-d=a，x=a+d；x-c=b，x=b+c，可以得出a+d=b+c，故答案为：a+d=b+c。
【变式12-6】（23-24九年级上·安徽合肥·期中）氧烛常为密闭空间应急氧源，某种氧烛产氧药块主要成分为（化学性质与相似）、金属粉（燃烧时放热，提供分解所需热量）和催化剂等。工作时敲击火帽点燃后即能持续燃烧并放出高纯氧气。下列说法中不正确的是
A．氧烛在工作时，有一定的照明功能B．氧气主要来自产氧药块中的
C．金属粉质量不会影响释放出氧气质量D．敲击火帽是产氧药块中某反应的条件
【答案】C
【详解】A、金属粉燃烧时会发光，则可能有一定的照明功能，该选项说法正确；
B、氯酸钾分解能生成氧气，NaClO3的化学性质和氯酸钾相似，则氧气主要来自产氧药块中的NaClO3，该选项说法正确；
C、金属粉质量过少，则放出热量较少，NaClO3不会分解，但金属粉质量过多，则会消耗较多氧气，则金属粉质量会影响释放出氧气质量，该选项说法不正确；
D、敲击火帽能启动装置，则敲击火帽是产氧药块中某反应的条件，该选项说法正确。
故选C。
【变式12-7】（23-24九年级上·福建三明·期末）为完成“了解家用制氧机”实践性作业，学习小组开展如下探究活动。
[活动一]了解实验室制氧原理
(1)用如图所示装置制备氧气。
① 用高锰酸钾制取氧气，反应的化学方程式为 。
② 用酒精灯给试管加热的操作是 。
③ 从物质组成看，制取氧气的药品中都含有 。
[活动二]了解小型家用制氧机制氧原理
(2)某品牌家用“便携式制氧机”的制氧原理如图所示(内部结构透明)。
① 将过碳酸钠和二氧化锰加入水中，过碳酸钠先分解，生成的H2O2再分解产生氧气。 H2O2分解的化学方程式为 。
② 观察孔的作用是 。
③ 与用高锰酸钾制氧气相比较，该方法更适宜家庭制氧的理由之一是 。
【答案】(1) 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ 先移动酒精灯给试管预热，再将酒精灯火焰对准药品加热 氧元素
(2) 观察氧气的产生速率等（合理即可） 不需加热，使用简便
【详解】（1）①高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式是2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；
② 用酒精灯给试管加热的操作是先移动酒精灯给试管预热，再将酒精灯火焰对准药品加热；
③ 化学变化中元素的种类不变，从物质组成看，制取氧气的药品中都含有氧元素；
（2）①过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为：；
② 观察孔的作用是观察氧气的产生速率等；
③ 与用高锰酸钾制氧气相比较，该方法更适宜家庭制氧的理由之一是不需加热，使用简便。
题型1测定空气中氧气的含量
题型2空气的成分和应用
题型3保护空气质量
题型4氧气的性质和用途
题型5二氧化碳的性质和用途
题型6工业制氧气
题型7实验室制取氧气
题型8催化剂和催化作用
题型9实验室制取二氧化碳
题型10氧循环和碳循环
题型11实验室制取气体的一般思路与方法
题型12 基于特定需求设计和制作简易供氧器
实验前量筒内水
实验后量筒内剩余水
80.0mL
29.5mL
空气的质量级别
空气污染指数
空气质量状况
一级
1~50
优
二级
51~100
良
三级
101~200
轻度污染
四级
201~300
中度污染
五级
>300
重度污染
实验操作
实验现象
结论
(1)向干燥的紫色小花上喷水
小花仍为紫色
(2)把干燥的紫色小花放入盛有二氧化碳的集气瓶中
小花仍为紫色
(3)把实验(1)后的小花放入盛有二氧化碳的集气瓶中
小花由紫色变红色
组分
氮气
氧气
二氧化碳
沸点(℃)
-195.8
-183.0
-78.5
组分
氮气
氧气
二氧化碳
沸点(℃)
-195.8
-183.0
-78.5
试管
A
B
C
浓度
10%H2O2溶液
15%H2O2溶液
20%H2O2溶液
温度
50℃
无明显气泡
无明显气泡
极少量气泡
60℃
无明显气泡
极少量气泡
少量气泡
70℃
极少量气泡
少量气泡
较多气泡
试验编号
H2O2的质量分数(%)
H2O2溶液的体积(mL)
对应曲线
I
3.4
10.0
a
Ⅱ
2.4
___________
b
Ⅲ
1.7
10.0
/
编号
KC1O3质量(g)
催化剂种类
催化剂质量(g)
收集50mLO2所需时间(s)
实验1
5
170
实验2
5
MnO2
0.5
49
实验3
5
Fe2O3
0.5
60
实验4
5
KCl
0.5
152
实验编号
药品
I
块状大理石、10%HCl溶液
II
大理石粉末、10%HCl溶液
物质
沸点/℃
H2O
100
CO2
－56.6
N2
－196
O2
－183
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