搜索
专项（二）空气、氧气实验探究考点突破一、空气中氧气含量的测定1.实验原理:所选试剂能在空气中燃烧,不与空气中其他气体反应且生成物为非气体(或生成物是气体但生成的气体可以被吸收),使容器内外形成压强差。2.误差分析(1)测量结果小于15:①红磷的量不足;②装置漏气;③未等冷却至室温就打开止水夹。(2)测量结果大于15:①点燃的红磷插入瓶中时,未及时塞紧橡皮塞;②止水夹未夹紧或没有止水夹。3.改进装置是否合理从以下几方面考虑:(1)是否能将装置中的氧气耗尽。(2)是否有气体逸出,产生误差。(3)是否对空气造成污染。二、催化剂的相关探究1.验证一种物质是催化剂,必须满足两个条件:一是能改变其他物质的反应速率;二是本身的质量和化学性质在反应前后不变。2.催化效果的比较,必须控制变量。判断催化效果强弱,常用方法:(1)用排水法收集气体,比较收集相同体积气体所需的时间,时间越短,效果越好。(2)比较相同时间内收集的气体体积,体积越大,效果越好。典题训练类型1空气中氧气含量的测定1.[原创]图G2-1为空气中氧气含量的测定的改进装置(夹持装置省略)。图G2-1(1)以上装置的共同优点是____________________________________。(2)装置b实验过程中,活塞的移动是,结束后活塞停在刻度处。装置密闭,无污染,测量结果更准确先向右移动后向左移动4[解析]白磷燃烧放热,气体膨胀,活塞先向右移动,冷却至室温后,玻璃管中的氧气被消耗,导致气体减少,而外界大气压不变,活塞向左移动;氧气约占空气体积的所以活塞向左移动停留在刻度4处。𝟏𝟓2.[2019·福建]某兴趣小组开展“测定密闭容器中某种气体的体积分数”的探究实验。实验1按图G2-2甲所示装置,用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。实验2按图乙所示装置,在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂(其中辅助成分不干扰实验),利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。(1)实验1中,红磷燃烧的主要现象是。红磷熄灭后,集气瓶冷却至室温,打开K,水能倒吸入集气瓶的原因是。(2)为提高实验的准确性,以上两个实验都需要注意的事项是(写一点)。[答案](1)产生大量白烟(合理即可)氧气被消耗,集气瓶内气体压强小于大气压(2)装置的气密性良好(或红磷和铁粉除氧剂足量等,合理即可)[解析](1)实验1中红磷燃烧产生大量白烟,放热,待集气瓶冷却后,打开K,由于氧气被消耗,集气瓶内气体压强小于大气压,导致水倒吸入集气瓶。(2)实验1和实验2都应注意装置的气密性要良好,反应物应足量等事项,从而提高实验的准确性。(3)实验过程中,连接数字传感器,测得实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图G2-3丙、丁所示。依据图丙、图丁所示信息可知,________(填“实验1”或“实验2”)的测定方法更准确,判断依据是_______________________。图G2-3(4)结合你的学习经验,若要寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物,用图甲或图乙装置测定空气中氧气的体积分数,该替代物应满足的条件是_________(写两点)。[答案](3)实验2反应后,实验1集气瓶中剩余氧气的体积分数为8.6%,而实验2集气瓶中氧气几乎耗尽(4)能够和氧气反应;生成物不影响测定结果(合理即可)[解析](3)分析图丙和图丁信息可知,实验2的测定方法更准确,因为实验1中集气瓶中剩余氧气的体积分数约为8.6%,而实验2集气瓶中氧气几乎耗尽。(4)通过上述实验可知,若要寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物,该物质应能和氧气反应,且生成物不能为气体,不影响测定结果。实验3测定用排空气法收集到的集气瓶中二氧化碳的体积分数。图G2-4(5)甲同学设计图G2-4戊所示装置进行测定。浓NaOH溶液的作用是__________(用化学方程式表示)。(6)乙同学提出,仅利用图己所示装置,在不添加其他试剂的前提下,也能测得集气瓶中二氧化碳的体积分数。为达到实验目的,操作方法是。[答案](5)2NaOH+CO2Na2CO3+H2O(6)用冰水冷却集气瓶,打开K(合理即可)[解析](5)实验3测定排空气法收集到的集气瓶中二氧化碳的体积分数,用浓氢氧化钠溶液吸收二氧化碳,即2NaOH+CO2Na2CO3+H2O,从而导致集气瓶内气体压强减小,烧杯内水倒吸入集气瓶内,进入集气瓶中水的体积即为二氧化碳的体积。(6)为了使烧杯内的氢氧化钠溶液倒吸进入集气瓶,必须使集气瓶内压强减小,可用冰水冷却集气瓶,瓶内压强减小,再打开K。3.某同学设计下表所示实验,探究金属铜对过氧化氢分解速率的影响,回答下列问题。类型二催化剂的相关探究操作装置现象1.取一小块铜丝网,卷成筒形,固定在铜丝上2.分别向①和②中注入15mL30%的H2O2溶液,并放入盛有热水的③中约1min后可观察到①和②中都有少量气泡产生3.把铜丝插入①中①中有大量气泡产生,约5min后不再有气泡产生;此时②中仍然有少量气泡产生(1)②中实验的目的是。(2)根据上述实验,可以得出的结论是。(3)如果用本实验探究铜是不是H2O2分解的催化剂,需要对上述实验方案进行补充,其中必要的是。A.称量实验前铜丝网的质量B.将实验后的铜丝网干燥、称重C.向仪器中加入二氧化锰D.将实验后的铜丝网插入AgNO3溶液中[答案](1)和①作对比(对照)(2)金属铜能加快过氧化氢溶液分解速率(3)ABD[解析](1)①和②加入的过氧化氢溶液的浓度相同,但是②中没有加入铜丝网,所以②所起的作用是对照作用。(2)根据实验现象可以得出金属铜能加快过氧化氢溶液分解速率。(3)虽然从实验现象中可以看出金属铜能加快过氧化氢溶液分解速率,但是不知道铜丝在反应前后的质量和化学性质是否改变,要对铜丝的质量和化学性质进行验证。需要对题给实验方案进行补充,称量实验前铜丝网的质量,将实验后的铜丝网干燥、称重,验证铜丝的质量是否改变;将实验后的铜丝网插入AgNO3溶液中,观察化学性质是否改变;而加入二氧化锰与该实验无关。4.[2019·海南]某研究小组受MnO2催化过氧化氢分解的启发,查阅了不同金属离子对过氧化氢分解影响的实验资料。100℃时,在不同金属离子存在下,纯过氧化氢24h的分解率见下表:实验编号离子加入量/(mg·L-1)分解率/%①无—2②Al3+1.02③Fe3+1.015④Cu2+0.186⑤Cr3+0.196请回答:(1)MnO2催化过氧化氢分解的化学方程式为。(2)实验①的目的是。(3)实际生产中,贮运浓度较高的过氧化氢溶液时,使用铝罐(槽)而不使用不锈钢罐(槽),其原因是；________________________________________________________________________________________________________2H2O22H2O+O2↑作为对照实验不锈钢的主要成分有铁、铬、镍等,铁离子和铬离子能加速过氧化氢分解,故不能用不锈钢罐(槽)贮运铝离子不影响过氧化氢的分解,故可用铝罐(槽)贮运5.[2019·温州]过氧化氢溶液保存时,因缓慢分解导致质量分数变小(化学方程式为2H2O22H2O+O2↑)。为探究酸碱性对过氧化氢分解快慢的影响,小明利用图G2-5甲装置,每次实验往锥形瓶中加10g30%过氧化氢溶液,再滴加调节剂,使其pH分别从3依次调至13,在60℃下进行实验,获得数据如图乙所示。图G2-5(1)氧气能用排水法收集,是因为。(2)根据本实验结果,对实验室常温保存过氧化氢溶液提出合理的建议:。(3)某次实验中,当10g溶质质量分数为30%的过氧化氢溶液分解产生0.32g氧气时,剩余过氧化氢溶液的溶质质量分数为多少?(滴加的试剂对溶液质量的影响忽略不计,计算结果精确到1%)[答案](1)氧气不易溶于水(2)在pH约为3~5的酸性条件下保存[解析](1)氧气能用排水法收集,是因为氧气不易溶于水。(2)根据本实验结果,由于在pH约为3~5的酸性条件下过氧化氢分解速率最慢,所以对实验室常温保存过氧化氢溶液提出合理的建议是在pH约为3~5的酸性条件下保存。(3)某次实验中,当10g溶质质量分数为30%的过氧化氢溶液分解产生0.32g氧气时,剩余过氧化氢溶液的溶质质量分数为多少?(滴加的试剂对溶液质量的影响忽略不计,计算结果精确到1%)解:设分解产生0.32g氧气时,消耗的过氧化氢的质量为x。2H2O22H2O+O2↑6832x0.32g𝟔𝟖𝟑𝟐=𝐱𝟎.𝟑𝟐𝐠x=0.68g剩余的过氧化氢的质量为10g×30%-0.68g=2.32g,剩余过氧化氢溶液的溶质质量分数为𝟐.𝟑𝟐𝐠𝟏𝟎𝐠-𝟎.𝟑𝟐𝐠×100%≈24%。答:剩余过氧化氢溶液的溶质质量分数为24%。