初中化学人教版（2024）九年级上册（2024）第五单元 化学反应的定量关系跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器巩固练习

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命题点三 简易制氧器的设计
一、氧气的性质
1．氧气的物理性质
2．氧气的化学性质
氧气的化学性质比较活泼，氧气具有氧化性。
（1）氧气能支持燃烧
①操作：把带有火星的木条伸到盛有氧气的集气瓶中。
②现象及结论：木条复燃，说明氧气能支持燃烧。
③应用：用于检验氧气：将带火星的木条伸到集气瓶中，若复燃则是氧气。
（2）物质与氧气的反应
①木炭与氧气反应
②硫粉与氧气反应
③细铁丝与氧气反应
二、氧气的制取
1．工业制取氧气
（1）方法：一般采用分离液态空气法。
（2）原理：利用液态氮和液态氧的沸点不同，属于物理变化。
（3）储存：为了便于储存、运输和使用，通常把氧气加压后储存在蓝色的钢瓶中。
2．氧气的实验室制取
（1）高锰酸钾分解制取氧气
①试剂：高锰酸钾（暗紫色固体）
②化学方程式：2KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2↑
③装置：固体加热型
④高锰酸钾制氧气的操作步骤：
查：连接好装置并检查装置气密性。
装：装入试剂（药匙或纸槽）试管口塞一团棉花，防止加热时粉末进入导管。
定：固定试管时，试管口应略向下倾斜（防止冷凝水回流使试管底部炸裂）
铁夹夹在试管的中上部，导管伸入试管稍露出橡皮塞，利于产生的气体排出。
点：点燃酒精灯加热，先使试管均匀受热（预热），后在固体试剂部位用酒精灯外焰加热。
收：收集气体。
排水法收集：当气泡连续均匀冒出时开始收集；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口移出水槽，正放在桌面上，防止气体逸出。
向上排空气法收集：集气瓶正放在桌面上，导管伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气），将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已收集满。
离：将导管撤离水槽
熄：熄灭酒精灯停止加热
先将导气管移出水面，后熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸，炸裂试管。
（2）过氧化氢（俗称“双氧水”）分解制取氧气
①试剂：过氧化氢溶液（主要成分H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2）
②化学方程式：2H2O22H2O + O2↑
注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用
③装置：固液常温型
三、实验室制取气体装置的选择
四、常见的制氧器制取氧气的方式与途径
命题点一 制氧器的工作原理
【典例1】下图是某班级项目学习小组同学利用塑料瓶、吸管等生活用品设计出的简易供氧器。下列说法正确的是
A．反应仓的药品可以是氯酸钾和二氧化锰
B．使用前，加湿仓应注满水
C．加湿仓类似于排水集气装置
D．加湿仓利用了氧气不易溶于水的物理性质
【答案】D
【解析】A、反应仓适用于固液不加热反应，氯酸钾和二氧化锰发生反应生成氧气，需要在加热条件下才能发生，反应仓的药品不用氯酸钾和二氧化锰，故说法错误，不符合题意；
B、使用前，过渡仓如果注满水，由于氧气不易溶于水，氧气在排出时会带出一部分水被人体吸入，故说法错误，不符合题意；
C、过渡仓的原理类似于湿化瓶，反应仓内产生的氧气，进入到过渡仓，过渡仓内的水对氧气有湿化的作用，与排水收集装置不同，故说法错误，不符合题意；
D、过渡仓利用了氧气不易溶于水的物理性质，氧气在过渡仓被水湿化后排出，供人体呼吸，故说法正确，符合题意。
故选D。
【变式1-1】如图是学生制作的简易供氧器。
（1）在供氧使用时，左瓶中可放置的药品是 （填字母）。
A．高锰酸钾B．氯酸钾和二氧化锰
C．锌粒和稀硫酸D．过氧化氢溶液和二氧化锰
（2）简易供氧器的右瓶中需加入适量的水，水的一种作用是 。
（3）写出实验室加热固体制取氧气的化学方程式 。
【答案】（1）D
（2）观察产生氧气的速率（合理即可）
（3）/
【解析】（1）该装置没有加热装置，则适用于常温下的反应，且该装置为制取氧气的装置，过氧化氢和二氧化锰在常温下即可制取氧气，故选D。
（2）在右瓶中加入适量的水，将氧气通入水中，可加湿氧气，且根据产生气泡的速率分析制取氧气的速率。
（3）高锰酸钾和氯酸钾为加热固体制取氧气的方法，高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氯酸钾在二氧化锰催化并加热条件下生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为：、。
【变式1-2】学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。
[活动一]如图1所示，该制氧机通过A、B两种物质产生氧气，其中A是过碳酸钠白色固体，B是二氧化锰黑色粉末。
查阅资料可知：过碳酸钠固体遇水会分解生成碳酸钠和过氧化氢。
用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。
（1）反应仓中过氧化氢生成氧气的文字表达式是 。过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是 (填标号)。
A．可以通过气泡观察氧气生成的速率 B．降低氧气温度 C．加快氧气的生成
（2）图1反应仓中“通道”相当于图2装置中的 (填“c”或“d”)导管。
[活动二]制作简易的家用制氧机
（3）家用制氧机除需考虑反应原理、方法选择外，还需考虑很多方面的因素，例如 (写一条)。
（4）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(如图3)，其中C瓶的作用相当于图1中的 仓。
（5）根据已知信息推测，A试剂的保存方法是 。
【答案】（1）过氧化氢水+氧气 AB/BA
（2）c
（3）试剂的成本(或安全性或可操作性等)
（4）过滤
（5）干燥密封保存
【解析】（1）过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的文字表达式为：过氧化氢水+氧气；
A、通过产生气泡的快慢可观察生成氧气的速率，符合题意；
B、将氧气通入水中，能给氧气降温，符合题意；
C、过滤仓不能加快氧气的生成，不符合题意。
故选AB。
（2）图1中，氧气通过“O2通道”进入水中，c导管相当于“O2通道”；
（3）选择家用制氧机时，还需考虑试剂的成本(或安全性或可操作性等)；
（4）C瓶中将氧气通入水中，则相当于图1中的过滤仓；
（5）过碳酸钠加水会分解，则应密封干燥保存。
命题点二 不同制氧器的优缺点分析
【典例2】特定人群、环境对氧气的需求不同。如何基于特定需求设计和制作简易供氧器呢？在老师的指导下，同学们开展了下列活动。
【界定任务】
（1）小英同学认为，首先了解制作简易供氧器的供氧原理再确定制取装置。同学们一致认为制作简易供氧器还需要考虑物质变化、能量变化、反应速率、制得氧气的纯度、制氧剂的用量和配比等。根据 、 确定发生装置，根据氧气的密度和溶解性等确定收集装置。
【建构模型】
老师提供了以下实验装置，同学们选择装置用过氧化氢分解和加热高锰酸钾的方法获得氧气。
（2）仪器a的名称： ；仪器b的名称： 。
（3）指出装置A中存在的一处错误： ，改进图中存在的错误后，加热高锰酸钾制取氧气应选择的制取装置是 (填字母序号)，用高锰酸钾制取氧气的符号表达式为 。装置B中使用分液漏斗的优点是 。
【模仿改造】
化学制氧机(原理图见图1)利用过碳酸钠白色固体、二氧化锰黑色粉末产生氧气。过碳酸钠()加水溶解会分解生成碳酸钠和过氧化氢。用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。
（4）请写出过碳酸钠加水溶解分解生成碳酸钠和过氧化氢的文字表达式： 。
（5）制氧机内部气流通入加湿过滤仓，不仅可以过滤掉部分杂质，还有哪些优点？① ；② 。
（6）验证加湿过滤仓导出的气体是氧气的方法： 。
【评价反思】
展示环节，小英同学所在小组制作的简易供氧器(如图2)得到了大家的好评，并提出如下修改意见：在导管出口处加装一个带有调气阀的鼻氧管，以提高适用性。
（7）选择制作简易供氧器的反应原理时，需要考虑的因素是___________。
A．原料是否价廉易得B．装置是否安全可靠
C．实验条件是否易于控制D．是否安全、环保
【答案】（1）反应物的状态 反应条件
（2）锥形瓶 水槽
（3）未在试管口塞一团棉花 AC或AE 可以控制反应速率
（4）
（5）湿润氧气 可以通过产生气泡的速率观测生成氧气的速率
（6）将带火星的小木条放在导气管口，若复燃，则为氧气
（7）ABCD
【解析】（1）应根据反应物的状态和反应条件确定发生装置，根据氧气的密度和溶解性等确定收集装置；
（2）由图可知，仪器a的名称是：锥形瓶；仪器b的名称是：水槽；
（3）加热高锰酸钾制取氧气，应在试管口塞一团棉花，防止加热时试管内粉末状物质进入导管，故装置A中存在的一处错误：未在试管口塞一团棉花；
加热高锰酸钾制取氧气，属于固体加热反应，发生装置可选A，氧气不易溶于水，密度比空气略大，可用排水法或向上排空气法收集，收集装置可选C或E，故填：AC或AE；
高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的符号表达式为：；
装置B中使用分液漏斗，可通过分液漏斗控制液体的滴加速率，从而控制反应速率；
（4）过碳酸钠加水溶解分解生成碳酸钠和过氧化氢，该反应的文字表达式为：；
（5）制氧机内部气流通入加湿过滤仓，不仅可以过滤掉部分杂质，还可以湿润氧气，并可以通过产生气泡的速率观测生成氧气的速率；
（6）氧气具有助燃性，验证加湿过滤仓导出的气体是氧气的方法：将带火星的小木条放在导气管口，若复燃则为氧气；
（7）A、选择制作简易供氧器的反应原理，需要考虑原料是否价廉易得，这是因为原料的成本和可用性直接影响到供氧器的制作和使用的经济性和实用性，符合题意；
B、选择制作简易供氧器的反应原理，需要考虑装置是否安全可靠，这样才能确保安全，符合题意；
C、选择制作简易供氧器的反应原理，需要考虑实验条件是否易于控制，这样便于收集气体，符合题意；
D、选择制作简易供氧器的反应原理，需要考虑是否安全、环保，这样才能确保安全，并减少污染，符合题意。
故选ABCD。
【变式2-1】下图1为某款家用制氧机结构示意图，它是利用过碳酸钠（2Na2CO3·3H2O2）和二氧化锰同时加入水中制取氧气。过碳酸钠易溶于水，遇水分解为Na2CO3和H2O2。制氧过程的反应为：2（2Na2CO3·3H2O2）Na2CO3+6H2O+3O2↑，该反应为放热反应。
（1）观察窗的作用是 。
（2）加湿仓的作用是 。
（3）制氧机制氧说明（部分）见下表，其中A、B剂的成分是过碳酸钠或二氧化锰。
①A剂的成分是 。
②若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行吸氧，应选择的最佳配方是 。
（4）学习小组利用身边物品自制了如图2的简易供氧器。与真实产品对比中，形成的观点不正确的是________（填字母）。
A．产氧和洗气装置组合不用一体化
B．内部气体流向采用高进低出方式
C．特定需求是选择制氧方法的重要依据
D．制氧机要符合美学工程安全等标准
【答案】（1）观察是否有气泡产生和产生气体的快慢
（2）洗气，使氧气具有一定的湿度
（3）过碳酸钠/2Na2CO3·3H2O2 配方三
（4）A
【解析】（1）观察窗的作用是观察是否有气泡产生和产生气体的快慢；
（2）氧气不易溶于水，加湿仓的作用是洗气，使氧气具有一定的湿度；
（3）①根据图表数据分析可知，A剂增加时，供氧量也在增加。根据题目提供的信息可知，产生氧气的是过碳酸钠，所以A 剂的成分是过碳酸钠；
②若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行吸氧，需要在短时间内产生较多的氧气，根据表中数据分析，配方三能在短时间内产生较多的氧气，所以应选择的最佳配方是：配方三；
（4）A、产氧和洗气装置组合更便于使用，所以需要一体化，选项错误；
B、简易供氧器与真实产品都是内部气体流向采用高进低出方式，选项正确；
C、实验室和生活中的制氧方式不同，则特定需求是选择制氧方法的重要依据，选项正确；
D、制氧机是工业生产的民用商品，则要符合美学、工程、安全等标准，选项正确；
故选：A。
命题点三 简易制氧器的设计
【典例3】动手实践：同学们利用家中常见的饮料瓶、吸管等设计并制作了简易制氧机，如图2所示。其中C瓶的作用是 _。
【答案】通过观察C中气泡产生的快慢判断氧气的产生速率(或增大氧气的湿度
【变式3-1】氧元素在自然界中分布广泛，占地壳质量的。48.6%，是丰度最高的元素。
【O2的发现】
（1）我国古代炼丹家发现加热火硝(主要成分为KNO3)能产生“阴气”(即O2)，比欧洲发现氧气的时间早了1000多年。
①KNO3受热分解的另一产物为亚硝酸钾(KNO2)。，KNO2由氮元素的化合价为 。
②唐朝炼丹家马和在《平龙认》中指出：阴气(O2)存在于青石、火硝中，用火加热它们，阴气就会放出。运用学过的化学知识分析，该观点 (填“正确”或“错误”)。
【实验制O2】
（2）“追梦”项目小组在实验室中制取氧气并探究其性质，请根据如图所示装置回答问题。
①指出标号仪器M的名称 。
②实验室制取氧气的方法：a．过氧化氢溶液分解；b．加热氯酸钾与MnO2固体。若用b制取氧气应选用的发生装置是 (填序号)，选择时考虑的因素是 。
③可用于实验室收集氧气的装置有 (从“C、D、E"”中选择)。若用F装置收集氧气，则氧气应该从 端通入(填“a或b”)。
④空间站中水和氧气的最大化利用是生活保障的重要措施。如果在空间站失重状态下收集制得的O2，可选用右图装置中的 (填序，下同号)。
（3）过氧化氢也可用于实验室制取О2.其他条件相同时，按图2装置分别测定催化剂MnO2、CuO对过氧化氢分解的影响，测得锥形瓶内气体压强随时间变化如图3所示。
①实验室用催化剂MnO2和5%过氧化氢溶液制取O2的化学方程式为 。
②用MnO2作催化剂进行实验至60s时，压强瞬间回落，其可能原因是 。
【家庭制O2】随着科技的进步，家用制氧机逐步走进千家万户。
Ⅰ．认识制氧机
（4）新型分子筛制氧机以空气为原料，将氧分子从空气中“筛”出去，从而获得高浓度的氧气，其原理如图4所示，该获得O2的过程属于 (填“物理”或“化学”)变化。
（5）化学药剂型家用制氧机如图5，可利用过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2，是一种白色固体，遇水分解为Na2CO3和H2O2，2 Na2CO3·3H2O24Na2CO3+6H2O+3O2↑)等试剂与水反应获取O2。加湿仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是_______(填序号)。
A．使氧气具有一定湿度B．观察氧气产生速率C．加快氧气的生成
Ⅱ．自制简易供氧器
（6）同学们利用饮料瓶、注射器、吸管、输液管等日常用品设计并制作了三套装置如图所示。
右瓶中所装液体为水，向左侧瓶中加入制氧药品后，发现装置有缺陷的是 。
【答案】（1）+3 错误
（2）锥形瓶 A 药品状态和反应条件 D和E a D
（3） 瓶内压强过大，造成橡皮塞被冲开
（4）物理
（5）AB
（6）乙
【解析】（1）①KNO2中钾元素化合价为+1价，氧元素的化合价为-2价，设氮元素化合价为x，根据化合物中化合价正负代数和为0，（+1）+x+（-2）×2=0，解得x=+3；
②硝酸钾中含有氧元素，硝酸钾加热会分解产生氧气，但硝酸钾中不含氧气，所以错误；
（2）①由图可知，标号仪器M的名称是锥形瓶；
②加热氯酸钾与MnO2固体制取氧气，由于反应物的状态为固体和固体，反应条件需要加热，则应选用的发生装置是A，选择时考虑的因素是药品状态和反应条件；
③氧气的密度比空气大，可采用向上排空气法收集;氧气不易溶于水，可采用排水法收集，故可用实验室收集氧气的装置有D和E；氧气的密度比空气大，若用F装置收集氧气，则氧气应从长管进入，即从a端通入；
④A、装置A适用于收集密度比空气大的气体，在失重状态下无法正常使用，不符合题意；
B、装置B适用于收集密度比空气小的气体，在失重状态下氧气密度比空气大，不能采用向下排空气法收集，不符合题意；
C、装置C用于排水法收集气体，但在失重状态下水也处于漂浮状态，不易操作，不符合题意；
D、在空间站失重状态下，可以利用真空袋收集氧气，符合题意；
故选：D；
（3）①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，反应的化学方程式为：；
②用MnO2作催化剂进行实验至60s时，压强瞬间回落，可能是由于实验过程中过氧化氢分解产生大量的气体，瓶内气体增多，压强过大冲开了橡皮塞造成的；
（4）新型分子筛制氧机以空气为原料，将氧分子从空气中“筛”出去，从而获得高浓度的氧气。此过程中没有新物质生成属于物理变化；
（5）A、加湿仓中的水能将氧气润湿，使氧气具有一定湿度，利于呼吸，选项正确；
B、通过气泡观察氧气生成的速率，选项正确；
C、过滤仓中的水不能加快氧气的生成，选项错误；
故选：AB；
（6）乙装置中，右侧瓶中导管在液面以下，反应生成的氧气无法导出，该装置有缺陷，丙装置可通过注射器控制液体的滴加速率，从而控制氧气流量，而甲装置将制氧药品和水直接混合，无法控制生成氧气的流量，则丙装置更适合，故选乙。
1．项目学习小组在学习了实验室制氧气之后，查阅了相关资料，利用塑料瓶、注射器、吸管等设计并制作简易供氧器(如图)，其中药品A是过碳酸钠和二氧化锰的混合物(过碳酸钠遇水会生成H2O2)。回答下面小题。
（1）生活用品可以代替一些化学仪器。本实验利用了塑料瓶、注射器、吸管等进行实验，在该实验中相关说法错误的是
A．塑料瓶相当于锥形瓶
B．吸管相当于导管
C．注射器相当于长颈漏斗
D．该装置可控制反应速率
（2）有关氧气性质的叙述错误的是
A．氧气是一种无色无味的气体
B．硫在氧气中燃烧，生成有刺激性气味的气体
C．红磷在空气中燃烧，产生大量白烟
D．水中的鱼虾能自由生活说明氧气易溶于水
【答案】（1）C （2）D
2．（1）学习小组利用身边物品设计一款简易制氧器，要求可制得纯净的潮湿氧气，请在下图中画出，并进行必要的标注。［器材：软塑料瓶2只(可打孔，含配套的单孔塞)、橡皮管若干、剪刀等］
（2）与真实产品对比中，形成的观点不正确的是 (填字母)。
A.产氧和洗气装置组合不用一体化
B.内部气体流向采用高进低出方式
C.特定需求是选择制氧方法的重要依据
D.制氧机要符合美学、工程、安全等标准
【答案】 A
3．具备基本化学实验技能是学习化学的基础和保证。在化学实验操作中，小明抽取了制作简易供氧器试题。可供选择的实验药品有KMnO4、H2O2溶液、MnO2、过碳酸钠、蒸馏水等，部分相关实验装置如图所示。
【资料】过碳酸钠遇水会分解产生Na2CO3和H2O2；Na2CO3易溶于水。
【操作】在左瓶中依次加入适量水、过碳酸钠和二氧化锰。
【现象】
（1）左瓶中黑色粉末翻腾、液体浑浊，瓶壁温热，说明该反应 (填“放热”或“吸热”)；右瓶水中导管口有气泡冒出。
【评价】
（2）右瓶中水的作用是 。(写一个即可)
【答案】（1）放热
（2）通过气泡观察氧气输出的速率
【解析】（1）过碳酸钠遇水会分解产生和，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，观察到左瓶中黑色粉末翻腾、液体浑浊，瓶壁温热，说明该反应放热；
（2）氧气不易溶于水，则右瓶中水的作用是通过气泡观察氧气输出的速率。
4．基本的化学实验操作和实验设计是初中化学核心知识之一，结合以下实验装置图回答问题：
（1）图1中仪器①的名称是 。
（2）实验室用图1中的A装置制取，反应的化学方程式是 ；若用装置C收集，检验已收集满的方法是 。
（3）氨气是一种无色、有刺激性气味、密度比空气小、极易溶于水的气体。实验室常用氢氧化钙固体和氯化铵固体混合加热制氨气，可以选择的发生装置是 （填字母序号）。若用F装置收集氨气，气体应从 （选填“a”或“b”）导管通入。
（4）图2是学生制作的简易供氧器。其中左瓶中放置的药品是 以提供氧气，右瓶中需加入适量的水，水的作用是 （填字母序号）。
A．加快氧气的生成 B．提高氧气浓度
C．增加氧气的湿度 D．可通过气泡观察氧气生成速率
【答案】（1）分液漏斗
（2） 将燃着的木条放在集气瓶口，若燃着的木条熄灭，说明二氧化碳已收集满
（3）A b
（4）过氧化氢溶液和二氧化锰 CD
【解析】（1）图1中仪器①的名称是分液漏斗；
（2）装置A为固体加热型发生装置且试管口有一团棉花，则实验室用A装置制取的原理是高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为；
二氧化碳不能燃烧且不支持燃烧，若用装置C收集，则检验已收集满的方法是：将燃着的木条放在集气瓶口，若燃着的木条熄灭，说明二氧化碳已收集满；
（3）实验室常用氢氧化钙固体和氯化铵固体混合加热制氨气，该反应中反应物为固体，反应条件为加热，应选择固体加热型发生装置，即装置A；
若用F装置收集氨气，由于氨气密度比空气小，所以气体应从b导管通入；
（4）图2是学生制作的简易供氧器，该装置是在常温下制取氧气，则左瓶中放置的药品是过氧化氢溶液和二氧化锰以提供氧气；
A、右瓶中的水不能加快氧气的生成，不符合题意；
B、右瓶中的水不能提高氧气浓度，不符合题意；
C、右瓶中的水可以增加氧气的湿度，符合题意；
D、右瓶中的水可通过气泡观察氧气的生成速率，符合题意。
故选：CD。
5．小花同学在化学课上学习了氧气的有关知识后，对爷爷的家用制氧机产生了兴趣，她在家制得一袋氧气，带到学校实验室和化学兴趣小组的同学对制氧机的工作原理、所制得氧气的性质进行了以下项目式学习。
活动一：分析制氧机工作原理
【查阅资料】
（1）制氧机说明书部分内容：
名称：家用分子筛制氧机
制得气体成分：氧浓度≥90%（V/V），水分含量≤-43℃（露点法），二氧化碳含量≤100×10-6（V/V），一氧化碳含量≤5×10-6（V/V），无气味，固体物质含量≤1mg/m3。
（2）分子筛是一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐或天然沸石，有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴，不同孔径的分子筛能把不同大小和形状的分子分开。
【讨论交流】家用制氧机制得的气体属于 （填“纯净物”或“混合物”），制氧机制取氧气的过程中发生了 变化（填“物理”或“化学”）。
活动二：验证氧气的性质
从氧气袋中收集几瓶氧气，小组同学完成了以下实验。
【总结反思】
（1）实验结束后，小明发现他们小组完成方案二的实验后集气瓶底部炸裂了，请你分析可能的原因 。
（2）晓红同学将木炭伸入盛有氧气的集气瓶中，没有观察到明显的实验现象，她认为上述实验得出的结论不完全正确，请你对晓红同学的实验进行合理的评价 。
【答案】 混合物 物理变化 带火星木条复燃 待火柴快燃尽时，由上往下缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中 剧烈燃烧、火星四射，放出热量，生成一种黑色固体 集气瓶底部没有放少量的水或细沙 晓红同学没有将木炭在空气中点燃，伸入氧气中也不会燃烧
【知识点】化学方程式的书写、铁在氧气中燃烧及其实验、氧气的检验及验满
【解析】[讨论交流]根据制得气体成分分析可知：家用制氧机制得的气体属于混合物，制氧机在制氧的过程中，只是将空气中的氮气和氧气分离，而没有新的物质生成，故制氧机制取氧气的过程中发生了物理变化。
方案一：将带火星的木条伸入盛有氧气的集气瓶中，观察到的实验现象：带火星木条复燃；方案二：将打磨好的细铁丝绕成螺旋状，下端绑一根火柴，将火柴点燃，接下来的操作是：待火柴快燃尽时，由上往下缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中，实验现象：烈燃烧、火星四射，放出热量，生成一种黑色固体；铁与氧气在点燃的条件下反应生成四氧化铁，化学方程式：。
[总结反思]（1）实验结束后，小明发现他们小组完成方案二的实验后集气瓶底部炸裂了，请你分析可能的原因集气瓶底部没有放少量的水或细沙。
晓红同学将木炭伸入盛有氧气的集气瓶中，没有观察到明显的实验现象，她认为上述实验得出的结论不完全正确，请你对晓红同学的实验进行合理的评价：晓红同学没有将木炭在空气中点燃，伸入氧气中也不会燃烧。
【点睛】本题主要考查物质性质的实验验证分析判断，题目难度中等。
6．实验技能是学习化学的基础和保证。
【实验Ⅰ】根据图1制取气体：
（1）装置B中玻璃仪器的名称是 。
（2）若用KClO3和MnO2混合制取O2，则反应的化学方程式为 ；若要收集一瓶纯度较高的O2，将F装置注满水后，将气体从 (填“a”或“b”)端通入。
（3）若实验室制取CO2需要控制反应发生和停止，可选 组合的发生装置。
（4）收集一瓶O2并进行性质检验。
【实验Ⅱ】基于特定需求设计和制作简易供氧器：

（5）图2加湿仓中水的作用是润湿氧气，图中“O2通道”相当于图1中F装置的 (填“a”或“b”)端导管。
（6）10gNa2O2和10gCaO2固体与水作用生成氧气的质量与时间的关系如图3所示，若给鱼池增氧，应选的药品为 (填化学式)。
【答案】（1）试管
（2） b
（3）BD/DB
（4）b 防止高温熔融物溅落，使集气瓶底炸裂
（5）a
（6）CaO2
【解析】（1）装置B中玻璃仪器的名称是试管。
（2）用KClO3和MnO2混合制取O2，是指氯酸钾在二氧化锰的催化下加热生成氯化钾和氧气，该反应化学方程式：；将F装置注满水后，将气体从b端通入，水从a端排出。
（3）若实验室制取CO2需要控制反应发生和停止，B和D组合可以控制反应的发生与停止，多孔隔板可以将固体放在试管中部，通过开关止水夹控制固体液体接触和分离，当止水夹打开，固液接触，反应发生，当止水夹夹紧，装置内生成气体导致压强增大，将液体挤回长颈漏斗，液面降到多孔隔板以下与固体分离，反应停止，装置的优点是可以控制反应的发生与停止。
（4）铁丝在氧气中燃烧的现象是剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体，故选：b。铁丝在氧气中燃烧放出大量的热，实验时集气瓶底部放少量水防止高温熔融物溅落，使集气瓶底炸裂。
（5）气通道中让氧气从水底部上浮冒出，能够起到加湿的作用，相当于a导管，将气体从集气瓶底部导入，氧气上浮冒出。
（6）从图3中可知，相同质量的固体，过氧化钙产生氧气持续时间长，生成氧气的量多，则若给鱼池增氧，应选的药品CaO2。
7．O2可用于供给呼吸
（1）实验室用双氧水和二氧化锰来制备O2，该反应的化学方程式为 ，制取并收集一瓶纯净的O2可选择下列装置中的 。若反应过程中发现反应速度较快，可采取的措施有 （填一种即可）。用F装置收集O2，其验满的方法是 。
（2）分离空气可以获得液氧。简易流程如图：
请根据流程图回答下列问题。
①步骤A空气转变成液态空气发生改变的是 （微观角度分析）。
②由步骤B可以看出氧气的沸点比氮气的沸点 （选填“高”或“低”）。
③已知同温同压条件下，氮气和氧气的体积之比等于气体分子数目之比。液态空气中，液氧与液氮的体积比大约是 。
（3）化学氧自救器是人在缺氧环境或在高浓度有毒、有害气体环境中使用的一种安全防护装置。右下图是某化学氧自救器的示意图，其供氧装置由“初期生氧器”和“生氧罐”组成，学习小组对其工作原理进行了如下探究：
该化学氧自救器在工作初期，内部独立的“初期生氧器”首先启动，以解决初期供氧不足的问题。“初期生氧器”内有氯酸钾、二氧化锰、铁粉等成分。“初期生氧器”主要依靠氯酸钾和二氧化锰制氧，其化学反应方程式为 。请推测“初期生氧器”中铁粉的作用是 。
（4）该化学氧自救器主体是由“生氧罐”供氧，内部装有颗粒状超氧化钾作为“制氧剂”，其反应原理为：①4KO2＋2H2O=4KOH＋3O2↑；②4KO2＋2CO2=2X＋3O2↑。反应原理②中X的化学式为 。请根据反应原理推测化学氧自救器能在高浓度有毒、有害气体环境中使用的原因是 。
【答案】（1）2H2O22H2O＋O2↑ BC/CB 通过长颈漏斗向装置中加水（将容器浸入冰水中；将长颈漏斗换成分液漏斗） 将带火星的木条放在a导管口，若木条复燃，则说明已收集满
（2）微粒间的空隙变小 高 1:4
（3）2KClO32KCl＋3O2↑ 铁粉氧化放热，提供KClO3分解所需的热量，从而使氯酸钾分解能持续进行
（4）K2CO3 由化学方程式可得反应物是颗粒状超氧化钾作为制氧剂，水可存放在生氧器中，人体呼吸会产生二氧化碳，故也不需要外来气体参与反应，所以它可在高浓度有毒、有害气体环境中使用
【解析】（1）过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，化学方程式为：；
该反应为固液常温型，发生装置可选择B，排水法收集的气体较排空气纯净，收集较纯净的氧气可选择C排水法，故制取并收集一瓶纯净的氧气可选择BC；
若反应过程中发现反应速度较快，可以通过长颈漏斗向装置中加水，稀释过氧化氢溶液减缓反应速率，或将容器浸入冰水中，降低温度降低反应速率，或将长颈漏斗换成分液漏斗，可以通过分液漏斗控制液体的滴加速率，从而控制反应速率；
用F装置收集O2，氧气密度比空气大，氧气应该从b管通入，氧气可以支持燃烧，其验满的方法是将带火星的木条放在a导管口，若木条复燃，则说明已收集满；
（2）①步骤A将空气转变成液态空气，只是微粒间的空隙变小；
②沸点低的先汽化，则由步骤B可以看出氮气首先汽化，则氧气的沸点比氮气的沸点高；
③空气中，氮气与氧气的体积比约为4：1，已知，同温同压条件下，氮气和氧气的体积之比等于气体分子数目之比，则液态空气中，液氧与液氮的分子个数比大约是1：4；
（3）氯酸钾在二氧化锰的催化下加热分解生成氯化钾和氧气，化学反应方程式为：；
“初期生氧器”中铁粉氧化放热，提供KClO3分解所需的热量，从而使氯酸钾分解能持续进行；
（4）根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变，根据4KO2＋2CO2=2X＋3O2↑，反应前有4个K、12个O、2个C，反应后有6个O，则2X中有4个K、6个O和2个C，X中有2个K、3个O、2个C，化学式为K2CO3；
由化学方程式可得反应物是颗粒状超氧化钾作为制氧剂，水可存放在生氧器中，人体呼吸会产生二氧化碳，故也不需要外来气体参与反应，所以它可在高浓度有毒、有害气体环境中使用。
8．某校“我与化学”学习小组开展“基于特定需求设计和制作简易供氧器”的实践活动。同学们购买了市售家用制氧剂并进行相关的探究。
I．探究制氧剂反应原理
查阅说明书：制氧剂A是过碳酸钠固体，制氧剂B是二氧化锰。
过碳酸钠(化学式Na2CO4)是白色颗粒状粉末，溶于水后会反应生成过氧化氢和碳酸钠，过氧化氢在二氧化锰的作用下分解产生氧气。
（1）学习小组计划组装一套氧气的制取与过滤的装置：
①装置甲是O2发生装置，请从下列仪器中选出合适的仪器进行组装，需要用到的仪器有 。(填字母)
②装置乙中的蒸馏水有过滤杂质、提高氧气纯度的作用外，还能起到的作用是 。(填字母)
A．判断是否有氧气输出 B．加快氧气的生成速率
C．增大氧气的产量 D．监测气体的流速
Ⅱ．对制氧剂的选择探究
吴同学提出：常温下，过氧化氢溶液也可以快速制氧，为什么不选用过氧化氢溶液而选用过碳酸钠呢？于是该兴趣小组对两者的制氧效率进行探究，并筛选合适的制氧剂。
【查阅资料】
①过氧化氢溶液的稳定性较差，浓度较大时具有一定的腐蚀性。
②过碳酸钠俗称固体双氧水，具有无毒、无臭、无污染、易储存、水溶性好等特点。
【实验探究】
在其他条件相同的前提下，以获得相同体积的氧气设计实验。
实验一：溶质质量相等的四组过氧化氢的制氧效果对比。以做催化剂，记录并处理20min内数据，见图。
实验二：1.41g过碳酸钠四种加水量的制氧效果对比。为与过氧化氢的制氧效果对比，实验中水的添加量与过氧化氢体积保持一致(固体体积忽略不计)。记录并处理20min内数据，见图。
（2）从图中可知，过碳酸钠的制氧效率与加水量的关系是 。
（3）结合图中数据，制氧剂选择过碳酸钠的依据是 。
（4）对比过氧化氢溶液制取氧气，除了上述因素外，选过碳酸钠做家用制氧机制氧剂的优点是 (写一点)。
【答案】（1）BDE AD
（2）过碳酸钠的产氧速率随加水量的增加而增大
（3）过碳酸钠是固体便于携带，且能持续平稳提供氧气
（4）操作简单（合理即可）
【解析】（1）①过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，该反应为固液常温型反应，组装发生装置需要用到的仪器有铁架台、试管和带导管的单孔橡皮塞，故选BDE；
②氧气不易溶于水，氧气从长管通入，可以通过是否产生气泡，判断是否有氧气输出，也可以通过产生气泡的快慢检测气体的流速，故选AD；
（2）分析实验二图像可知，过碳酸钠的制氧效率与加水量的关系是：随着加水量的增大，气体的体积增大，即过碳酸钠的产氧速率随加水量的增加而增大；
（3）结合实验一和实验二中数据可知，过碳酸钠是固体便于携带，且能持续平稳提供氧气，所以选择过碳酸钠作制氧剂；
（4）对比过氧化氢溶液制取氧气，除了（3）的因素外，选过碳酸钠做家用制氧机制氧剂的优点是操作简单（合理即可）。
色、味、态[来源:Z|xx|k.Cm
密度
溶解性
三态变化
通常状况下，无色无味气体
比空气略大
不易溶于水
加压降温可变为淡蓝色的液体或淡蓝色的雪花状的固体
实验现象
木炭在空气中燃烧持续红热，在氧气中燃烧比在空气中更旺，发出白光，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体。
实验结论
木炭燃烧生成二氧化碳
化学方程式
C+O2CO2
实验现象
硫（淡黄色粉末）在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成一种无色有刺激性气味的气体。
实验结论
硫燃烧生成二氧化硫
化学方程式
S+O2SO2
实验现象
细铁丝在空气中不燃烧，在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体
实验结论
细铁丝燃烧生成四氧化三铁
化学方程式
3Fe+2O2Fe3O4
注意事项
集气瓶底放一些水或沙子的目的：防止高温熔融物溅落瓶底，使集气瓶炸裂；
铁丝绕成螺旋状的目的：增大受热面积；
铁丝下端系火柴的目的：引燃铁丝；
火柴快燃尽才伸入瓶内的目的：防止火柴燃烧消耗过多氧气
发生装置（考虑反应物状态和反应条件）
收集装置（气体的密度和溶解度）
固体加热型
反应物是固体
反应需要加热
固液常温型
反应物是固体和
液体，反应不加热
排水集气法
适合溶解性小
不与水反应的气体
向上排空气法
适合密度大于
空气的气体
向下排空气法
适合密度小于
空气的气体
适合
高锰酸钾制氧气
适合
过氧化氢制氧气
气体从短管进集气瓶，水从长管排出
气体从长管进集气瓶，空气从短管排出
气体从短管进集气瓶，空气从长管排出
A剂
B剂
平均供氧量（毫升/分钟）
供氧时间（分钟）
配方一
1袋
1袋
≥320
≥15
配方三
2袋
1袋
≥500
≥25
配方三
3袋
2袋
≥1000
≥15
实验方案
实验现象及化学方程式
实验结论
方案一：将带火星的木条伸入盛有氧气的集气瓶中
实验现象：
氧气具有氧化性，可燃物在氧气中燃烧更剧烈。
方案二：将打磨好的细铁丝绕成螺旋状，下端绑一根火柴，将火柴点燃，接下来的操作是 。
实验现象： 。
化学方程式： 。
操作
现象
结论

铁丝燃烧时， (填字母)，生成一种黑色固体
a.产生大量白烟
b.剧烈燃烧，火星四射
c.发出耀眼的白光
O2具有氧化性
集气瓶中水的作用是 。