初中化学探究氧气的性质探究题

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                           

小亮对铁丝在氧气里燃烧时出现的红热球状物产生了兴趣，随后他进行了以下探究活动。
【问题1】铁燃烧后剩下来的球状物质中还有没有铁呢？
【实验探究】将剩下来的球状物质碾碎，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2】铁燃烧的产物为什么不是Fe₂O₃呢？
【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）Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解温度、铁的熔点见表：

（3）Fe₂O₃高温时分解成Fe₃O₄
【理论探讨】实验测定铁在氧气里燃烧的产物是Fe₃O₄，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       已分解。
【拓展延伸】
（1）实验中为了防止集气瓶炸裂，必须               ；
（2）有些食品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。