初中化学探究氧气的性质探究题

王丽对家中的家用制氧机产生了浓厚的兴趣。她通过阅读说明书了解到家用制氧机的工作原理如下：加压时，装填在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气。减压时，分子筛将所吸附的氮气排放。整个过程中，分子筛并不消耗。王丽用这台家用制氧机制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究。
（1）这台家用制氧机制氧气的过程发生的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。
（2）实验I：小丽欲通过以下实验验证所收集的气体是否为纯净的氧气。
【实验记录】

实验步骤	实验现象	文字表达式
取一只250 mL的集气瓶，用排水法收集一瓶所带气体，然后把燃着的石蜡插入集气瓶中	石蜡燃烧得更旺	文字表达式I

表中，文字表达式I是 。
【实验结论】收集的气体是纯净的氧气。
【实验反思】老师指出上述实验并不能证明小丽所带来的气体一定是纯净的氧气。该实验不能证明所收集气体为纯净氧气的原因是______________________________。
（3）实验II：测定小丽所带气体中氧气的含量。
同学们在老师的指导下设计了如图所示装置，进行实验，并重复多次。

【实验记录 】

实验操作	主要实验现象	实验结论及解释
①	检查装置的气密性	/	装置的气密性良好
②	加入药品，将装置连接固定	/	/
③	打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体后关闭止水夹a和b	A中水进入到B中，B中水的体积为200 mL。	收集200 mL气体（由压强差引起的误差忽略不计）
④	用凸透镜聚光引燃白磷	燃烧，产生大量白烟	/
⑤	待白磷熄灭并冷却到室温， 进行操作I	现象I	小丽收集的气体不是纯净的氧气

表中，操作I是 ；现象I是
出现上述现象的原因是 。
【数据记录】

实验次序	1	2	3	4	5
B中剩余水体积/mL	100	42	39	41	38

【数据处理】已知，在上表数据中，第1组数据偏差较大，存在明显误差，在数据处理时应删去。小丽所带气体中氧气的体积分数为 % 。
【实验反思】导致第1组数据产生较大误差的可能原因是 。

研究性学习小组选择“可燃物燃烧剧烈程度与哪些因素有关”的课题进行探究。
【提出问题】可燃物燃烧剧烈程度与哪些因素有关？
【猜想与假设】可能与氧气的浓度有关。
【完成实验】按下表进行实验，并记录反应的现象。

实验编号	可燃物种类	集气瓶中气体	反应现象
①	细铁丝	空气	无现象
②	硫粉	氧气	？
③	细铁丝	氧气	燃烧且火星四射
④	硫粉	空气	产生淡蓝色火焰

【分析现象，得出结论】
（1）表格中实验②中的现象是：；
（2）写出铁丝在氧气中燃烧的文字表达式：；
（3）由实验 对比，证明猜想合理；由实验①④对比，说明可燃物燃烧的剧烈程度还与 有关。
【反思】
（1）再举“氧气浓度影响可燃物燃烧剧烈程度”的例子：
（2）氧气的浓度还会影响可燃物是否完全燃烧，如煤在氧气不足时燃烧生成 有害气体。
你若还能提出新的合理的假设和实验方案，本题可奖励4分（化学试卷总分不超过100分）
【假设】
【实验方案】

化学是一门以实验为基础的学科，同学们在实验室进行了与氧气有关的一系列实验探究。
（一）探究空气中氧气的含量。甲设计了如下实验方案：在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温，打开铁夹，水注入集气瓶。（实验装置如右图所示）回答下列问题：

（1）实验过程中，观察到的主要现象是______________；______________。反应的文字表达式是______________。
（2）乙用上述实验装置测定的结果是：空气中氧气含量与正常值有较明显的偏差，其操作上的原因可能是（要求答出两种）：_________，___________。
（3）丙也设计了一个实验方案，装置和操作同上，只不过用木炭代替了红磷。当木炭停止燃烧，集气瓶冷却至室温，打开铁夹后，水能否进入集气瓶？为什么？______________。
（4）某同学对实验进行反思后，提出改进方案（如右图所示），你认为改进后的优点是_____________________。

(二)探究氧气的性质
（1）下列A、B两图是一同学进行的物质在氧气中燃烧的两个实验：

请帮助他完成实验报告，并回答有关问题。

物质	现象
在空气中	在氧气中
铁丝	红热
硫	微弱的淡蓝色火焰

B中反应的文字表达式为： ；该反应属于 反应。两集气瓶中都预先装有少量水，但作用不同，A中水的作用是 。
（2）右图是某同学为证明呼出的气体中二氧化碳比吸入的空气中含量高设计的实验，我认为 （填“能”或“不能”）达到到实验目的，如果不能请说明改进措施 。（如果能则该问题不必回答）

某研究小组在学习氧气的化学性质时发现：铁丝燃烧没有火焰，蜡烛燃烧却有明亮的火焰。该小组同学进行了如下探究．
（1）写出铁丝在氧气中燃烧的文字表达式：。
（2）探究一：蜡烛燃烧产生火焰的原因是什么？
点燃蜡烛，将金属导管一端伸入内焰，导出其中物质，在另一端管口点燃，也有火焰产生（如图）由此可知：蜡烛燃烧产生的火焰是由（填：“固态”或“气态”）物质燃烧形成的．
（3）探究二：物质燃烧产生火焰的根本原因是什么？
【查阅资料】

物质	熔点/℃	沸点/℃	燃烧时温度/℃
石蜡	50～70	300～550	约600
铁	1535	2750	约1800
钠	97．8	883	约1400

由上表可知：物质燃烧能否产生火焰与其（填：“溶点”或“沸点”）和燃烧时温度有关。由此推测：钠在燃烧时，（填：“有”或“没有”）火焰产生．
（4）木炭在氧气中燃烧没有火焰，但生活中木炭燃烧时往往会产生火焰，其原因可能是．

做完“铁在氧气里燃烧”实验后，某兴趣小组有一些疑惑不解的问题，于是他们进行了以下探究活动，请你一同参与。
[问题1]细铁丝在氧气中燃烧为什么会“火星四射”?
[查阅资料1]①日常生活中的钢铁制品都含有少量碳杂质。 ②含碳细铁丝燃烧时，其中的炭粒生成的CO₂气体在熔融液态物质中形成气泡，熔融液态物质因气泡炸裂引起“火星四射”的现象。
[设计实验]为了探究细铁丝在纯氧中燃烧产生“火星四射”现象的原因，该小组同学设计的实验方案是：取长短粗细相同的含碳细铁丝和不含碳的细铁丝，分别在足量的氧气中燃烧，观察现象。你认为他们的方案（填“合理”或“不合理”）。
[实验探究1]小明做细铁丝在氧气中的燃烧实验时，他把细铁丝绕成螺旋状，一端系在一根铁丝上，另一端系上一根火柴。点燃火柴后迅速把铁丝连同火柴一起插入集气瓶下部（没有接触到细沙，如图所示），

但不见铁丝燃烧，反复实验均未成功。
该同学认为可能导致失败的原因主要有三种：
A．铁丝表面有锈迹，影响了反应的进行；
B．点燃火柴后立即将它伸入瓶内，火柴燃烧消耗了氧气，不利于铁丝的燃烧；
C．火柴燃烧时有大量的热量放出，将铁丝和火柴迅速伸至集气瓶下部，因热胀冷缩之故。瓶内氧气会膨胀逸出，使铁丝无法燃烧。
实验：根据以上假设，他对实验应作的相应改进为：
（1）； （2）；（3） 。
[问题2]铁燃烧的产物为什么不是Fe₂O₃呢？
[查阅资料2]①Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解温度、铁的熔点见表：②Fe₂O₃高温时分解成Fe₃O₄
[理论探讨]根据实验现象，并结合表中数据，可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在_____之间，在此温度范围内Fe₂O₃已分解，所以铁在氧气里燃烧的产生是Fe₃O₄。

	Fe3O4	Fe2O3	铁
分解温度/℃	1538	1400	—
熔点/℃	—	—	1535

[拓展延伸]
小林同学发现“铁丝”在纯净氧气中燃烧起来，观察到火星四射，并有黑色固体生成，请写出该反应的文字表达式；
（2）有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末，若粉末的颜色_____，就说明包装盒破损进气，这样售货员就能及时发现并处理。

植物不但进行光合作用，也同时进行呼吸作用。为了比较二者的不同，有人设计了如下实验。
在一晴朗的早晨，选取大小相似的同种植物两盆，在花盆上各放入一杯澄清的石灰水，然后把其中一盆用无色透明的塑料袋罩住，放在阳光下；另一盆则用黑色塑料袋罩住，放在阴暗处（见下图）。

傍晚，在塑料袋上都剪一小口，并插入燃着的木条试验，发现A中木条比B中更亮；而A中的石灰水保持澄清，B中变浑浊。请根据以上所述回答下列问题：
（1）A中木条燃烧更旺，说明A中 ___________更多，从而说明在阳光照射下植物主要发生_____________作用。
（2）A中石灰水保持澄清，而B中变浑浊，说明B中___________更多，从而说明在缺少光照条件下，植物主要发生_____________作用。
（3）很多人喜欢在天刚蒙蒙亮时到茂密的林中进行晨练，请你结合该实验谈谈看法
____________________________________________________

某研究小组发现，维C泡腾片（保健药品，主要成分见图1）溶于水，有许多气泡产生（如图2）．该小组同学进行如下探究．

探究一：该气体的成分．
【猜想与假设】小华说：该气体可能是CO₂、O₂、CO、H₂、N₂．
小明说：不可能含有N₂，因为_________________．
小芳说：不可能含有CO和H₂，因为从药品安全角度考虑，H₂易燃易爆，CO______________．
该小组同学认为：该气体可能含有CO₂、O₂中的一种或两种．
【进行实验】

实验编号	实验操作	实验现象
①	将气体通入澄清的石灰水中	澄清石灰水变浑浊
②	将带火星的木条伸入该气体中	带火星的木条没有复燃

【得出结论】（1）由实验①可知，该气体中肯定含有_________，写出该反应的文字表达式为______________．
（2）由实验②_____________（填“能”或“不能”）确定该气体中不含氧气，理由是_________________________．

过氧化钠( $N{a}_2{O}_2$）可用作呼吸面具的供氧剂．实验室有一瓶放置较长时间的过氧化钠样品，某研究小组对其成分和性质进行了如下探究．
【查阅资料】1．过氧化钠能与空气中水和二氧化碳反应生成氧气:
$2N{a}_2{O}_2+2H_{2}O=4NaOH+O_2$↑, $2N{a}_2{O}_2+2C{O}_2=2N{a}_{2}C{O}_3+O_2$．
【提出问题]1．过氧化钠是否变质?
【猜想与假设】
假设1:过氧化钠未变质;

假设2:过氧化钠部分变质;

假设3:过氧化钠全部变质．
【实验探究】

序号	实验步骤	实验现象	实验结论
①	取部分固体于试管中，加人足量的水，在试管口播人带火星的木条;	固体完全溶解，木条复然	假设不成立
取少量①中溶液于试管中，滴加足量的 ，振荡．	有气泡生成	假设2成立

【提出新问题】部分变质的过氧化钠中是否含有氢氧化钠？
【实验探究】取少量①中溶液于试管中，加人足量的氯化钙溶液，有白色沉淀生成，静置，向上层 清液中滴加2滴无色酚酞试液，溶液变红．
【定性分析】
（1）由实验③可以确定①中溶液含有的溶质是(填化学式);
（2）小明认为，由上述实验无法确定原固体样品中是否含有氢氧化钠，理由是。
【定量研究】称取6．04 $g$的过氧化钠样品于锥形瓶中，加入足量的蒸馏水，共收集到气体0．64 $g$,再向上述锥形瓶中加入足量的澄清石灰水，充分反应后，经过沉淀、过滤、干燥等，得到固体2．00 $g$。
写出加入澄清石灰水的反应方程式6．04 $g$上述样品中，含氢氧化钠的质量。
【反思与提高】过氧化钠长期暴露在空气中，最终会变质为（填化学式）

根据下列实验示意图回答相关问题：

（1）甲实验中发生反应的化学方程式为，该反应属于基本反应类型中的反应。
（2）乙实验中，热水的作用是；通过对比，可证明可燃物燃烧需要与氧气接触。（3）丙实验中玻璃管内发生反应的化学方程式是,该装置的不足之处是______。

过氧化钠（Na₂O₂）是一种淡黄色固体。在一次科技活动中，某化学兴趣小组的同学将包有Na₂O₂固体的棉花放入了如图1的实验中，发现了高低不同的两根蜡烛，下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭；同时也惊奇地发现棉花燃烧了起来。
（1）实验过程中“下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭”的现象说明二氧化碳具有
、的性质。
（2）棉花为什么会燃烧呢？小组同学认为棉花要燃烧，除了满足“棉花是可燃物”这一条件，还另需满足a：、 b：两个条件。
［提出问题］：在上述实验中是如何给棉花提供a和b这两个燃烧条件的呢？
［查阅资料］：1、在常温下Na₂O₂和CO₂能发生化学反应。
2、无水硫酸铜为白色固体，吸水后变为蓝色。
［设计实验］：经过讨论后，小组同学设计了如下图2的实验进行探究。


［实验步骤］：①检查整套装置的气密性；②把相关的试剂放入对应的仪器内（D装置的U型管内放有足量的Na₂O₂固体，烧杯内盛有饱和的澄清石灰水），并按图2组装整套实验仪器；③用力推动针筒的活塞，把稀盐酸注入试管内；④一段时间后，在P处放置一根带火星的小木条，观察现象。
注：整个实验中不考虑稀盐酸的挥发和空气对实验的影响。
［实验现象］：①无水硫酸铜没有变蓝色；②带火星的小木条复燃；③饱和的澄清石灰水变浑浊。
［实验分析］：①浓硫酸的作用是：。
②D装置的烧杯内澄清石灰水变浑浊的原因是。
［得出结论］：①“小木条复燃”说明Na₂O₂和CO₂反应产生的一种气体，使图1中的棉花满足了燃烧的一个条件；②“饱和的澄清石灰水变浑浊”说明Na₂O₂和CO₂反应将能转化为热能，使图1中的棉花满足了燃烧的另一个条件。
［拓展提高］：①Na₂O₂和CO₂反应除生成一种气体外，还生成了一种固体，小明认为生成的固体是NaOH，小红认为是Na₂CO₃，同学们经过思考后认为同学的猜想是错误的，理由是：。
②Na₂O₂和CO₂反应的化学方程式是。

2014年12月28日，郑州地铁1号线投入试运营，不但缓解了市内交通压力，也改善了我市空气质量。
I．地铁站里氧气含量的测定
地铁站里氧气的含量应与地面保持一致。现有一瓶从地铁站里收集到的空气样品，康康利用如图实验装置测定样品中氧气的含量。请指出测定时需要注意的事项。（至少3条）

Ⅱ，铁的冶炼
地铁的修建需要大量的钢材。康康用下图装置模拟炼铁的化学原理，请写出反应的化学方程式： 。为了提高CO的利用率，你将怎样改进此装置？

Ⅲ．金属材料在地铁方面的应用 在地铁修建过程中使用了大量的金属材料
（1）地铁入口处的雨篷骨架用铝合金而不用纯铁的原因是。
（2）钢轨用锰钢的原因是。
（3）出口处的广告架是金属经焊接而成的，焊条的熔点（填“＞”、“＝”或“＜”）组成焊条的纯属金属的熔点。
Ⅳ．金属的活动性
康康到工地了解了部分金属材料的防锈问题。技术人员告诉他，采用镀锌钢管做水管时，最好不要用铜质接头。为了探究这三种金属的活动性，康康把等表面积的铁片和锌片放入硫酸铜溶液中（如图所示）。

请回答：
（4）如何判断它们是否发生了化学反应？
（5）甲试管中反应前后溶液的质量（填“增重”、“不变”或“减轻”），乙试管中发生反应的化学方程式为。
（6）上述实验不能够完全证明三种金属的活动性，需要补充的实验操作是。
Ⅴ．郑州地铁1号线每车次运送乘客约1800人，走同样的路线，CNG公交车每车次消耗天然气akg（以甲烷计算），每辆CNG公交车运送乘客以60名计。若乘CNG公交车的乘客均改乘地铁1号线，则地铁每运行一车次，可减少二氧化碳排放多少千克？

做完“铁在氧气里燃烧”实验后，某兴趣小组有一些疑惑不解的问题，于是他们进行了以下探究活动，请你一同参与。
[问题1] 细铁丝在氧气中燃烧为什么会“火星四射”?
[查阅资料1]①日常生活中的钢铁制品都含有少量碳杂质。 ②含碳细铁丝燃烧时，其中的炭粒生成的CO₂气体在熔融液态物质中形成气泡，熔融液态物质因气泡炸裂引起“火星四射”的现象。
[设计实验]为了探究细铁丝在纯氧中燃烧产生“火星四射”现象的原因，该小组同学设计的实验方案是：取长短粗细相同的含碳细铁丝和不含碳的细铁丝，分别在足量的氧气中燃烧，观察现象。你认为他们的方案（填“合理”或“不合理”）。
[实验探究1]小明做细铁丝在氧气中的燃烧实验时，他把细铁丝绕成螺旋状，一端系在一根铁丝上，另一端系上一根火柴。点燃火柴后迅速把铁丝连同火柴一起插入集气瓶下部（没有接触到细沙，如图所示），但不见铁丝燃烧，反复实验均未成功。

该同学认为可能导致失败的原因主要有三种：
A．铁丝表面有锈迹，影响了反应的进行；
B．点燃火柴后立即将它伸入瓶内，火柴燃烧消耗了氧气，不利于铁丝的燃烧；
C．火柴燃烧时有大量的热量放出，将铁丝和火柴迅速伸至集气瓶下部，因热胀冷缩之故。瓶内氧气会膨胀逸出，使铁丝无法燃烧。
实验：根据以上假设，他对实验应作的相应改进为：
(1)；(2)；(3) 。
[问题2]铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢？
[查阅资料2] ①自然界中铁的氧化物主要是Fe₃O₄和Fe₂O₃两种（FeO极易被氧化为Fe₂O₃）；②铁的氧化物均能溶于酸的溶液。
[实验探究2]将冷却后的黑色物质碾碎，装入试管，加入_____溶液，观察到的现象是_____，说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁。
[问题3]铁燃烧的产物为什么不是Fe₂O₃呢？
[查阅资料3]①Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解温度、铁的熔点见表：②Fe₂O₃高温时分解成Fe₃O₄。

	Fe3O4	Fe2O3	铁
分解温度/℃	1538	1400	—
熔点/℃	—	—	1535

[理论探讨]
根据实验现象，并结合表中数据，可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在_____之间，在此温度范围内Fe₂O₃已分解，所以铁在氧气里燃烧的产生是Fe₃O₄。
[拓展延伸]
（1）小林同学发现“铁丝”在纯净氧气中燃烧起来，观察到火星四射，并有黑色固体生成，请写出该反应的化学方程式；
（2）Fe₂O₃高温时会分解成Fe₃O₄和一种气体，请写出此反应的化学方程式__________；
（3）有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末，若粉末的颜色_____，就说明包装盒破损进气，这样售货员就能及时发现并处理。

实验是进行科学探究的重要方式，请根据下图回答问题：

① 用A图所示装置进行电解水实验时，a管产生的气体是。水中预先加入硫酸目的是。 反应的文字表达式是。实验的主要结论是。
② 用B图所示装置测定空气中氧气含量时得到的结论是实验中导致实验结果偏大的两个可能原因是；。
③ 利用C图所示方法，把二氧化碳气体慢慢倒入烧杯中，看到的现象是
④ 利用D图所示方法 ， 对细铁丝在氧气中燃烧为什么会火星四射进行探究。下表是不同含碳量的铁丝（所用铁丝直径均相同）放入氧气中燃烧时的实验现象：

铁丝中含碳量	0.05％	0.2％	0.6％
燃烧时的现象	剧烈燃烧，极少火星	剧烈燃烧，少量火星	剧烈燃烧，大量火星

由上表分析出，“火星”可能是与氧气反应导致的。实验中要预先加入少量水的目的是写出铁燃烧的文字表达式