初中化学探究氧气的性质探究题

竹子是“有节、中空、四季常绿”的植物（如图所示）。

同学们对竹子中的气体成分展开了探究，测定其成分。小资料：
【资料】CO₂是一种无色无味的气体，相同条件下密度大于空气的密度，能溶于水，能使澄清的石灰水变浑。
（1）收集竹子中的气体。
小华提出：将一节竹子浸没在水中，在竹子上钻孔，用排水法收集气体。
小刚提出：可用注射器从竹子中抽取气体。
大家认为两人的想法都可行，于是分为A、B两组，在相同的条件下，A组采用小华的取气方法，B组采用小刚的取气方法，分别完成下面的实验。
（2）检验气体中是否含有二氧化碳气体。

实验步骤	实验现象	实验结论及解释
向所取气体中加入		有二氧化碳生成。

（3）测定氧气含量。
【查阅资料】红磷的着火点为240℃，白磷的着火点为40℃。
【设计实验】同学们设计了如下图所示的方案一和方案二来测定氧气含量。

【进行实验】按上述两个方案进行多次实验。
【反思与评价】
a．实验中磷的量应为足量，原因是                                 。
b．两个方案的实验测定结果不同，测定结果比较准确的是方案               ，原因是                                                       。
c．经过A、B两组同学的实验，A组测得的含氧量总是大于B组的，你认为原因是                                                        。

小明和小芳在讨论“能否用蜡烛燃烧法来粗略测定空气中氧气的含量”这一问题时，小芳认为：通过图1装置，用蜡烛燃烧法测得的空气中氧气的含量会         （填“偏高”、“偏低”或“不变”）。她根据蜡烛燃烧产物的特点阐述了自己的理由：                                  ，并用图1装置进行实验，证实了自己的结论。（注：本题实验中装置的气密性良好，水槽中的液体是水。）

小明认真分析了小芳的实验结果后，进行了如下探究：
【提出问题】导致小芳这一实验结果还有其他原因吗？
【实验探究】小明设计了图2装置，进行以下操作：
（1）取黄豆粒大小的白磷，用滤纸吸去表面的水分，放入捆在电烙铁下面贴片的凹槽内。
（2）将燃烧匙内的蜡烛点燃后迅速插入钟罩内，并立即塞紧橡皮塞。
（3）待蜡烛熄灭后（蜡烛有剩余），接通电烙铁电源，发现白磷先熔成液体，接着燃烧产生大量白烟，说明通电前钟罩内含有        ，产生白烟的文字表达式是                                 。
【得出结论】导致小芳这一实验结果的另一原因是                     。
【交流与反思】小明和小芳分析了上述实验后，又提出了一个问题：能否用铁丝燃烧测定空气中氧气的含量，你的观点是     （填“能”或“否”），理由是                                                       。

同学们围绕“铁在氧气里燃烧”的实验展开以下探究活动．
活动一：探究铁丝在氧气中燃烧时“火星四射”的现象与其含碳量的关系
【实验探究】

【拓展延伸】同学们认为铁丝燃烧的现象还与氧气的浓度有关，所以想收集不同浓度的氧气进行相关实验，若用排水法收集一瓶体积分数为90%的氧气，预先应向容积为400mL的集气瓶中加水，水的体积约为      mL．
活动二：探究铁燃烧时溅落下来的黑色物质中是否有铁单质
【查阅资料】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．
【实验探究】

【拓展延伸】
已知：高温条件下铁和水能反应生成四氧化三铁和氢气，则该反应的化学方程式为            ．
由此可知探究活动二中为了防止集气瓶炸裂，应采取的措施是      ．

某校研究性学习小组用如图装置进行镁条在空气中燃烧的实验，燃烧、冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的70%．

（1）如图中A仪器的名称是    ，燃烧、冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶中的原因是：                                             ．
（2）如镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的    %．现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，根据空气的组成可推出减少的气体中肯定有    气体．
【发现问题】氮气是怎么减少的呢？
【查阅资料】镁条在氮气中燃烧，生成氮化镁Mg₃N₂固体，镁条还可以在二氧化碳中燃烧生成碳和氧化镁．
【假设】氮气与镁条反应而减少．
（3）通过以上探究，你会发现测定空气中氧气含量选择可燃物的时候应注意：                                         ．

带火星的木条在氧气中可以复燃。那么，是不是只有纯净的氧气才能使带火星的木条复燃呢?为此，同学们开展了相关的实验探究。实验主要步骤如下：先制取一定量的氧气备用，再测得集气瓶实际容积为317 mL，然后采用某种正确的收集方法得到5瓶氧气含量不同的空气，最后用带火星的木条来检验，观察木条是否复燃。相关的数据见下表：

集气 瓶编号	瓶内预装水体积/mL	充入氧气体积／mL	瓶内空气体积/mL	瓶内空气里氧气的体积分数	木条能 不能复燃
1	120	120	197	50．9％	能
2	97	97	220		能
3	90	90	227	43．4％	能
4	84	84	233	41．9％	能
5	81	81	236	41．2％	不能

（1）试将上表空白处补充完整         (保留一位小数)。
（2）由该实验可得到的结论是                                           。

利用下列所示仪器、药品（及其它必要物品）设计制取氧气和试验其性质的实验对比方案。

（1）对比加入试剂顺序对于制取氧气反应速率的影响

方法一：把二氧化锰加入装有过氧化氢溶液的试管中	方法二：把过氧化氢溶液缓缓加入盛有少量二氧化锰的试管中
现象：方法一中，立即产生大量的气泡，一会儿，产生气泡的速度越来越慢； 方法二中，持续并均匀地产生气泡；
结论：方法__① ____可以得到平稳的氧气流。通过对比实验可知，对于固体和液体反应制取气体时，加入试剂的顺序对反应速率有影响，若想得到平稳的气流，应该先加___②____，（填“固体”或“液体”，下同）然后再缓缓加入 _____③_____

 
（2）对比不同反应物制取氧气的反应速率

反应物药品的名称	反应的文字表达式	填选用制取和收集装置的仪器名称
方法一：过氧化氢溶液、二氧化锰	①_____________________	试管（带支管）、注射器、__②____
方法二：氯酸钾、二氧化锰	③___________________	此空不用填
结论：对比两种制取氧气的方法，方法一更简单。因为同样在二氧化锰的催化剂下，该方法制取氧气反应迅速，______ ④    _________。

 
（3）对比硫在空气里与在氧气中燃烧的现象

实验名称	操作步骤	实验现象
硫在空气里燃烧	取少量的硫粉于燃烧匙中，把燃烧匙放置在外焰上加热至硫粉燃烧起来，观察现象	①_____________________
硫在氧气中燃烧	②_____________________	硫在氧气中燃烧更剧烈，发出_____③____火焰，放热，生成有刺激性气味的气体
结论：条件（如浓度、温度）对化学反应是有影响的。硫在空气中燃烧不如在氧气中燃烧剧烈，是因为空气中_________④_________相对较少。

某校化学研究性学习小组在学习了“空气中氧气含量测定”的基础上，设计出了如图所示的实验装置。实验步骤如下：（每小格1分，共4分）

①如图所示，连接仪器，发现装置的气密性良好。
②在集气瓶里装a 体积的水，燃烧匙里放一块白磷并在酒精灯上把玻璃棒下端加热，把长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中。
③用力把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧，产生大量白烟，同时放出大量的热。
⑤待集气瓶完全冷却至室温，量出集气瓶中水的体积是b，整个集气瓶的体积是c。
⑥根据a．b．c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数。回答下列问题。
（1）在白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面的变化情况是   。
（2）若实验非常成功，请写出a．b．c三个数据应满足的一个等式关系式：  。
（3）组内成员小张对“实验前集气瓶里要装进适量a 体积的水”非常不理解。咨询了组长小明之后，他终于明白“a 体积的水”的作用，其一是为了加快⑤步骤中集气瓶的冷却速度；其二则主要是                          。
（4）在上述实验中，下列操作的实施和实验现象的出现，会导致实验最后产生的实际值大于理论值的是

A．装置气密性不好

B．实验前集气瓶里没有装a体积的水

C．集气瓶没有冷却到室温

D．用红磷代替白磷（红磷的着火点在240℃左右）

氧气是生产生活中重要的物质。
（1）氧气有很多用途。下列属于氧气用途的是           和            （填序号）。

A．医疗急救

B．食品防腐

C．航天火箭

D．霓虹灯

（2）氧气能跟很多物质反应。根据下图所示实验，并阅读资料，回答下列问题。

Ⅰ．小明对图1铁丝在氧气中燃烧为什么会火星四射进行探究。下表是他将纯镁条和不同含碳量的铁丝（镁条和铁丝直径均为0.4mm）放入氧气中燃烧时的实验现象的记录．请你分析回答：

物质	镁条	含碳0.05%的铁丝	含碳0.2%的铁丝	含碳0.6%的铁丝
燃烧时 的现象	剧烈燃烧，发出 耀眼白光，无火星	剧烈燃烧 极少火星	剧烈燃烧 少量火星	未填

①表中“未填”部分的内容应为__                    ___；
②铁丝在氧气燃烧的文字表达式是___                    。
集气瓶底部放少量水或细沙的作用是______________________
③通过以上探究，你认为铁丝燃烧产生火星四射现象的原因可能是__               ____。
Ⅱ.图2中的反应现象为                     ，反应的文字表达式为                   ，集气瓶中加入的液体可能是              ，其主要目的是___                         。

某学习小组做镁带在空气中燃烧实验时，发现生成物中有黑色固体。针对这一现象，他们开展了如下探究活动。请仔细阅读并完成下列探究报告。
【探究目的】探究镁在空气中燃烧产生的黑色固体是镁与空气中什么物质反应产生的。
【分析猜想】分析空气中各种成分，寻找猜想依据。
空气成分之一：             ，化学性质稳定，一般不与其他物质反应。
空气成分分之二：氧气，氧气与镁反应生成的氧化镁是白色固体。
空气成分之三：水蒸气，打磨光亮的镁带放入沸水中，表面会附有白色固体并产生大量气泡；再向沸水中滴入无色酚酞试液，呈现红色，如果将镁带放到水蒸气中，也会发生上述反应，但产生的不是黑色固体。
空气成分之四：氮气、二氧化碳。猜想：可能是镁与N₂或CO₂反应生成黑色固体。
【实验一】镁带与氮气的反应
获取氮气
（1）把空气液化，然后蒸发，先蒸发出来的气体就是氮气，这种方法属于          变化，但在实验室里空气不易被液化。
（2）以下是获取氮气的方法及装置（装置中使用的固体药品均过量），其中得到氮气较纯的是          。（填字母）

二、燃烧镁带，观察现象
将镁带打磨光亮，点燃，伸入盛N₂的集气瓶中，配内壁附着一层淡黄色的固体。
三、实验结论：镁与氮气在点燃的条件下发生化合反应生成淡黄色的氮化镁（Mg₃N₂）。该反应的化学符号表达式是                                        。
【实验二】将燃着的镁带伸入盛CO₂的集气瓶中，镁带剧烈燃烧，瓶内出现白色固体和黑色固体。CO₂与镁发生反应，根据所学知识猜想生成的黑色固体物质是           。
【探究结论】镁在空气中燃烧产生的黑色固体是镁与空气中CO₂反应产生的。

小明对妈妈杀鱼时从鱼肚内取出的鳔产生了兴趣，他确定了“探究鳔内气体体积和成分”作为研究性学习的课题。小明通过查阅有关资料获知：这种鱼鳔内氧气约占1/4，其余主要是二氧化碳（二氧化碳能溶于水）和氮气。探究分两步进行。
（1）测量鳔内气体体积。小明设计了两种方法:
A.用医用注射器抽取鳔内气体，测量其体积；
B.在水下剌破鳔，用排水集气法收集鳔内气体并测量其体积（如图）。

你认为两种方法中合理的是                     ；
（2）探究鳔内气体的成分。给你两集气瓶的鳔内气体，请你帮助他设计实验验证假设。

验证	方 法	现 象
鳔内含O2
鳔内含CO2

育才中学的某研究小组在探究维生素C水溶液的酸碱性时，不慎误把维C泡腾片（保健品。主要成分如图所示）当做维生素C片放入了水中，结果发现有大量气泡产生，于是引起了该小组同学的探究兴趣。

【提出问题】该气体成分是什么？
【猜想与假设】小青说：该气体可能含有CO₂ 、O₂、  CO、 H₂ 、 N₂ 中的一种或几种。小丽说：不可能含有 N₂，因为                            
小亮说：不可能含有H₂  和CO，因为从药品安全角度考虑，H₂易燃易爆,CO           
最后研究小组的同学共同认为：该气体可能含有CO₂、O₂中的一种或两种。
【进行实验】

编号	实验操作	实验现象
①	将气体通入澄清的石灰水	澄清石灰水变浑浊
②	将带火星的木条伸入到该气体中	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             ，
（2）由实验②             （填“能”或“不能”）确定该气体中不含氧气，理由是           

某化学兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行探究。
（1）如下图所示装置和药品进行实验，待红磷燃烧熄灭、装置冷却后打开止水夹后看到               。

（2）甲同学：用木炭替代红磷完成上述实验，发现集气瓶内并没有吸入水，其原因是                ，经过思考该同学向集气瓶内加入         ，再重新实验，得到了氧气约占空气体积1/5的结论。
（3）乙同学：用铁丝替代红磷，完成上述实验，发现集气瓶内并没有吸入水，其原因是                  。
（4）丙同学用镁条代替红磷来测定空气中氧气的含量。结果却发现倒吸的水量远远超过集气瓶内空气体积的1/5。你认为造成此现象的原因可能是                 。

A．装置有点漏气	B．没有冷却到室温就打开止水夹
C．镁条的量不足	D．镁条与空气中的其它气体发生了反应

（5）小组内同学反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择或生成物的要求上应考虑的是                 。
（6）小组内同学还对该实验进行了如下改进。（已知试管容积为 35mL).
实验的操作步骤如下：①点燃酒精灯。②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹。
③将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按下图中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管。④读取注射器活塞的数据。

你认为正确的实验操作顺序是         （填序号）。
待试管冷却后松开弹簧夹，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为         mL刻度处才停止。 
若操作③中没有用弹簧夹夹橡皮管，其他操作步骤相同，则实验过程中看到的现象有                       ，待试管冷却后，注射器活塞将停在          mL处.

某研究小组在学习氧气的化学性质时发现：铁丝在氧气中燃烧没有火焰，而蜡烛在氧气中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（如右图所示）。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。

小明对妈妈杀鱼时从鱼肚内取出的鳔产生了兴趣，他确定了“探究鳔内气体体积和成分”作为研究性学习的课题。小明通过查阅有关资料获知：这种鱼鳔内氧气约占1/4，其余主要是二氧化碳（二氧化碳易溶于水）和氮气。探究分两步进行。
（1）测量鳔内气体体积。小明设计了两种方法:
A.用医用注射器抽取鳔内气体，测量其体积；
B.在水下剌破鳔，用排水集气法收集鳔内气体并测量其体积（如图）。

你认为两种方法中合理的         。
（2）探究鳔内气体的成分。给你两集气瓶的鳔内气体，请你帮助他设计实验验证假设。

验证	方法	现象
氧气含量
二氧化碳含量

 

为探究化学反应的程度与反应物的浓度之间的规律，某实验小组各取等质量的木炭和等质量的硫分别在容积相同的集气瓶中燃烧．记录如表：完成表格并填空：

实验	实验步骤	实验现象	燃烧反应的 符号表达式
A	①木炭在空气中燃烧	①木炭红热	产生的气体都能使澄清石灰水变浑浊
②木炭在氧气中燃烧
B	③硫在空气燃烧	③微弱的淡蓝色火焰	产生的气体都有刺激性气味
④硫在氧气中燃烧

通过A、B两组对比实验的现象，可以得出的规律是                                   ．