初中化学探究氧气的性质探究题

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：                                         ．

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                                                        。

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_________________________．

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）

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                                                       。

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。

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                                           。

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.

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                                   ．

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）

在按书本装置测定空气中氧气含量的实验时,当装置内的氧气低于一定含量时,红磷就不再与氧气反应,从而导致测量结果偏小.有老师对该实验进行了改进,装置如图所示,在一容器中倒入刚拆封的"暖宝宝"黑色粉末,再在上面放足量的白磷,迅速扣上烧杯,随后白磷自然,利用这一装置可更准确地测定空气中氧气的体积分数.
（1）黑色粉末的主要成分是什么 $？$对此同学们做出了以下两种猜想:
猜想一:该粉末可能是木炭粉;
猜想二:该粉末可能是铁粉.
根据学过的科学知识,有同学认为猜想一肯定是错误的,你认为他的理由是.

（2）通过实验证明加入的黑色粉末是铁粉,加入铁粉后使测定结果更加准确,原因是.

下图是实验探究氢气与氧气混合点燃发生爆炸的条件：

⑴乙装置中对试管加热的仪器名称是         ；在实验室中利用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，反应的化学方程式是                              ；利用锌粒和稀硫酸制取氢气，可以利用下列
        （选填“甲”或“乙”）作为发生装置。
⑵利用丙装置可将氢气、氧气收集并混合起来。某次实验的操作过程如下：先将瓶子装满水，打开a、b，从右边导管通入氢气至水面降至400mL，水从左边导管流出（如图），然后继续从右边导管通入氧气至液面降到100mL，关闭b。此时瓶中收集到的混合气体中氢气与氧气的体积比为        。打开b，再从左边导管向瓶中加水，使混合气体全部排出，并用一次性保鲜袋收集，直接点燃保鲜袋内的混合气体。实验共四次，实验数据及现象记录如下表，请将表中漏填的数据及现象补填上。

实验次数	第一次	第二次	第三次	第四次
氢气与氧气的体积比	1︰4	2︰3	2︰1	4︰1
氢气的体积百分数	20%	40%	%	80%
点燃后现象	爆炸		爆炸	保鲜袋燃烧，没有爆炸

由此可见氢气与氧气混合发生爆炸，除要达到燃烧的三个条件外，还和氢气的体积分数有关。

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______。

用集气瓶可完成多种实验。请根据如下实验装置示意图，回答有关问题：

（1）实验装置I中进行的化学反应的化学方程式是   。
（2）要达到装置图II所示实验的目的，集气瓶中装入的试剂是   。

A．浓盐酸	B．浓硫酸
C．生石灰	D．碱石灰（氢氧化钠与氧化钙的混合物）

（3）用实验装置Ⅲ收集气体时，若要收集尽可能多的气体，在不更换集气瓶的前提下，你的做法是   。
（4）实验装置Ⅳ的集气瓶中预先加入了少量水，其作用是   ，还可以将水换成   。
（5）通过Ⅳ、V两个实验，结合课堂学习，你认为在“集气瓶中进行燃烧的实验”应该注意的问题是（说出两点即可）①   ，②   。

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                                          。