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專題4 氣體的制備與性質
氧氣的性質和用途主要在選擇題中結合二氧化碳考査:綜合命題主要結合氧氣的制取實驗，氧氣的制法主要考査發生裝置和收集裝置的選擇、儀器的選用與組裝、氧氣的檢驗與驗滿、發生裝置優缺點的分析判斷、實驗過程中的注意事項等。二氧化碳制取多為綜合性試題，結合氧氣考查，結合具體的條件選擇發生裝置和收集裝置，要熟記裝置選擇的考慮因素。氣體制取和收集裝置的選擇應根據制取氣體從原理上是否科學，嚴謹、合理，裝置上和操作中是否安全、簡便、現象是否明顯，藥品是否經濟、易得、環保節能等方面進行分析。制取氫氣在中考題也常出現。2024年浙江中考第16題、第25題都有考察，25年中考需要重視。
★重難點01： 氧氣制取
一、實驗室里制取氧氣的方法
分解雙氧水H2O2和加熱分解高錳酸鉀KMnO4或氯酸鉀KClO3 ，化學方程式為：
（1）2H2O2 MnO2 2H2O + O2 ↑（2）2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑
（3）2KClO3 MnO2 2KCl + 3O2↑。
固體加熱型 固液（液液）不加熱型
發生裝置
實驗步驟 查→裝→定→加→收→驗 查→裝→定→點→收→離→熄；
①查：檢查裝置的氣密性注意安裝順序：先從下到上，后從左到右。 ②裝：裝入藥品 ③定：固定試管 ④點：點燃酒精燈 ⑤收：用排水法收集 ⑥離：將導管移離水面 ⑦熄：熄滅酒精燈。 【諧音記憶: “茶-莊-定-點-收-利-息”】
排水法 （不易溶于水） 向上排空氣法 （密度比空氣大） 向下排空氣法 （密度比空氣小）
收集裝置
優點 較純凈； 較干燥；
缺點 含較多的水蒸氣； 不夠純凈；
驗滿方法 1.將帶火星的木條放在集氣瓶口，木條復燃(排氣法) 2.集氣瓶口出現大氣泡（排水法）
檢驗方法 將帶火星的木條放在集氣瓶中，木條復燃
注意 長頸漏斗末端要伸到液面以下(分液漏斗則不必) ①試管口略向下傾斜；②試管夾夾在離試管口1/3處；③實驗完畢，先移出導氣管，再熄滅酒精燈；④用KMnO4制O2時，試管口放一團棉花；
注意：
（1）在過氧化氫和氯酸鉀制取氧氣的反應中，用二氧化錳作為催化劑，它的作用是改變反應速度，本身的質量和化學性質在反應前后都不變。
a）催化劑不一定加快反應速率，也有減慢反應速率。
b）催化劑的物理性質在反應前后可以改變。但化學性質和質量不變
c）催化劑在反應中可以參與反應而發生變化，但反應結束時又能轉化回原來的物質。
d）催化劑只影響反應速率，不影響最終產量。
e）催化劑在反應中起催化作用。同一反應可采用多種催化劑。
（2）為什么在試管口要放一團棉花？防止高錳酸鉀粉末進入導管。
（3）為什么試管口要略向下傾斜？防止試管口的冷凝水倒流入試管底而使試管破裂。
（4）為什么要來回移動酒精燈使試管受熱均勻？防止試管受熱不均而破裂。
（5）為什么剛出現氣泡時不能立即收集？為了排盡試管內的空氣，防止收集的氧氣不純 。
（6）什么時候才可以開始收集氣體？氣泡連續、均勻地放出。
（7）集滿氧氣后，為什么要先從水槽中移出導管，再熄滅酒精燈？防止水槽中的水倒吸入試管而使試管破裂。
（8）為什么導管不能伸入試管太長？有利于試管內空氣排出。
（9）為什么加熱前，試管外壁要保持干燥。加熱時，用酒精燈的外焰加熱，燈芯不能 碰到試管。結束時，熱的試管不能立即用冷水沖洗 防止試管破裂。
（二）裝置的改進與評價：
（1）將固液常溫型裝置中的長頸漏斗換成分液漏斗或注射器(如圖A、圖B所示)，改進后裝置的優點是通過控制液體的滴加速度，從而控制反應速；
（2）C裝置的優點是能隨時控制反應的發生和停止。
總結：相比于高錳酸鉀或氯酸鉀，實驗室用過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣的優點是可隨時添加液體、反應不需要加熱、操作簡便等。
（三）檢查裝置氣密性的常見方法
A. 手捂（加熱）法：將導管的出口浸入水中，手握試管等容器，如果有氣泡從導管口逸出，放手后導管末端形成穩定的水柱，表明裝置氣密性良好。
B. 液差（注水）法：從漏斗注入一定量的水，使漏斗下端浸沒，塞緊橡皮塞，夾緊彈簧夾后，繼續加水，使漏斗管內的液面高于瓶內液面，停止加水觀察。液面差不變，表明裝置氣密性良好。
（四）固體加熱型實驗裝置易錯處（圖為錯誤示范）：
1）試管口應略向下；
2）導管應稍露出橡皮塞；
3）酒精燈應用外焰加熱；
4）鐵夾應夾在離試管口1/3處
5）火焰應加熱在試管底部；
6）高錳酸鉀制取氧氣試管口應塞棉花；
7）排水收集時導管不能太長
（五）工業上用分離空氣制取氧氣
空氣冷凍分離法：是物理變化，只是利用各種成分的 沸點 不同，把氧氣從液態空氣中分離出來，屬于物理變化。
（六）典型氣體
氣體 收集方法 驗滿方法 檢驗方法
氧氣 排水法、 向上排空氣法 將帶火星的木條放在瓶口 將帶火星的木條伸入集氣瓶，木條復燃，說明是氧氣
二氧化碳 向上排空氣法 將燃燒的木條放在瓶口 將氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁，說明是二氧化碳
1．（2024·浙江）自發現加熱硝石可以產生氧氣以來，科學家進行了100多年的探索，發現了氯酸鉀（KClO3）與二氧化錳（MnO2）混合加熱這一經典制氧氣法，歷程如下：

（1）根據質量守恒定律可以推知，硝石中一定含有的元素為　 　。
（2）1772年，發現MnO2和濃硫酸反應制氧氣法，MnO2中Mn的化合價為　 　價。
（3）1832年，發現KClO3與MnO2混合加熱制氧氣法，反應前后MnO2的質量不變，但比單獨加熱KClO3產生氧氣的速率大，其中MnO2起　 　作用。
【答案】（1）氧（或O）
（2）+4
（3）催化
【知識點】元素化合價的規則與計算；催化劑在化學反應中的作用；質量守恒定律及其應用
【解析】【分析】 （1）根據反應前后元素種類不變進行分析；
（2）根據”化合物中各元素化合價代數和為零“進行分析；
（3）根據氯酸鉀制取氧氣的原理進行分析。
【解答】 （1）根據質量守恒定律可知，反應前后元素種類不變，加熱硝石可以產生氧氣，則說明硝石中一定含有氧元素。
（2）MnO2中，氧元素化合價為-2價，設Mn的化合價為x，根據”化合物中各元素化合價代數和為零“，則x+（-2）×2=0，解得：x=+4。
（3）氯酸鉀制取氧氣的反應中，二氧化錳能加快反應速率，且反應前后質量不變，則在該反應中，二氧化錳起催化作用。
2．（2023·衢州）在醫院，吸氧的患者每小時消耗600L氧氣，費用為4元。實驗室制取氧氣的成本是多少呢？小科在圖甲裝置的錐形瓶中加入適量的二氧化錳和水，用注射器吸入20mL過氧化氫溶液并全部注入錐形瓶中，測得裝置的總質量變化如圖乙。
（1）上述過氧化氫溶液完全分解產生氧氣的質量是　 　g。
（2）根據實驗數據，通過化學方程式計算20mL過氧化氫溶液中溶質的質量。
（3）已知上述20mL過氧化氫溶液的成本為0.4元，若在實驗室用同樣的過氧化氫溶液制取600L氧氣（密度取1.4g/L），需要的成本是　 　元，可見在實驗時應節約藥品。（不計其它成本）
（4）小科連接圖甲和圖丙裝置，用注射器另取4mL同樣的過氧化氫溶液，通過直接測量氧氣的體積來計算成本。若不考慮導管對實驗的影響，以下分析正確的是____。
A．廣口瓶中的水面上有少量植物油，能防止氧氣溶于水
B．實驗前圖丙裝置中廣口瓶內的水量不會影響測量結果
C．讀數時量筒中的水面高于廣口瓶內的液面導致測得氧氣的體積偏小
D．測得氧氣的體積等于量筒中增加的水的體積減去加入的過氧化氫溶液的體積
【答案】（1）1.4
（2）設20mL過氧化氫溶液中溶質的質量為x
2H2O2 2H2O+ O2↑
68 32
X 1.4g
x=2.975g
（3）240
（4）A；C；D
【知識點】制取氧氣的原理；制取氧氣的裝置、步驟、收集與注意事項；根據化學反應方程式的計算
【解析】【分析】氧氣是氧元素形成的一種單質，化學式O2，其化學性質比較活潑，與大部分的元素都能與氧氣反應。常溫下不是很活潑，與許多物質都不易作用。但在高溫下則很活潑，能與多種元素直接化合，這與氧原子的電負性僅次于氟有關。 氧氣是無色無味氣體，是氧元素最常見的單質形態。熔點-218.4℃，沸點-183℃。不易溶于水，1L水中溶解約30mL氧氣。在空氣中氧氣約占21%。液氧為天藍色。固氧為藍色晶體。動物呼吸、燃燒和一切氧化過程（包括有機化合物的腐敗）都消耗氧氣。但空氣中的氧能通過植物的光合作用不斷地得到補充。在金屬的切割和焊接中。是用純度93.5%~99.2%的氧氣與可燃氣（如乙炔）混合，產生極高溫度的火焰，從而使金屬熔融。冶金過程離不開氧氣。為了強化硝酸和硫酸的生產過程也需要氧。不用空氣而用氧與水蒸氣的混合物吹入煤氣氣化爐中，能得到高熱值的煤氣。醫療用氣極為重要。
【解答】（1）從乙圖中質量的變化量中可以看出完全分解的氧氣質量為413.7-412.3=1.4克；
（3） 若在實驗室用同樣的過氧化氫溶液制取600L氧氣（密度取1.4g/L） ，氧氣的質量=600L×1.4g/L=840克；
是20mL過氧化氫制取氧氣質量的600倍，所以所需的過氧化氫的成本=0.4元×600=240元；
（4）氧氣微溶于水，所以B有影響，B錯誤；ACD都是合理的；A中廣口瓶中的水面上有少量植物油，能防止氧氣溶于水，導致測得的體積減小，正確；C：讀數時量筒中的水面高于廣口瓶內的液面導致測得氧氣的體積偏小，因為此時右邊的液體壓強大，B正確；D：測得氧氣的體積等于量筒中增加的水的體積減去加入的過氧化氫溶液的體積，正確，過氧化氫溶液的加入也會使得甲中氣體像丙中壓入，D正確；
★重難點02： 二氧化碳制取
一、二氧化碳的實驗室制備
(1)藥品：大理石(或石灰石) CaCO3與稀鹽酸。
一般不用其他藥品代替的理由：不能用H2SO4代替鹽酸，是因為H2SO4與CaCO3反應生成微溶的CaSO4會覆蓋在大理石的表面，阻止反應的繼續進行
(2) 原理：CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑。
(3)制取裝置如圖所示：
(4)收集：CO2密度比空氣大、能溶于水且與水反應生成碳酸，一般只用向上排空氣法收集CO2氣體。
(5)操作步驟：
①. 檢查裝置的氣密性；
②. 錐形瓶中加入大理石；
③. 連接好裝置，導管口接近瓶底處；
④. 長頸漏斗中加入稀鹽酸；
⑤. 用向上排空氣法收集氣體；
⑥. 用燃著的木條放在集氣瓶口驗滿。
⑦. 收滿蓋好毛玻璃片，將集氣瓶口向上放置。
(6)CO2氣體的驗證：將生成的無色、無味的氣體通入澄清的石灰水中，若澄清的石灰水變渾濁，則該氣體為CO2。反應的化學方程式為：CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O.
（二）二氧化碳的工業制法
（1）原料：石灰石（主要成分CaCO3）；
（2）原理：CaCO3 === CaO+CO2↑；
（3）設備：石灰窯
（三）實驗室制取氣體和收集氣體的裝置
發生裝置 收集裝置
固體與固體反應，需加熱 固體與液體反應，不用加熱 密度比空氣小，且不與空氣中的物質反應 密度比空氣大，且不與空氣中的物質反應 難溶于水，不與水反應
1．（2020·杭州）小金通過實驗室制取和牧集二氧化碳的方法獲得了一瓶二氧化碳氣體。接著利用這瓶二氧化碳氣體完成了圖示實驗觀察到蠟燭火焰自下而上依次熄滅。下列說法錯誤的是（　　）
A．實驗室制取二氧化碳的藥品為塊狀大理石和稀硫酸
B．實驗室可采用向上排空氣法收集二氧化碳
C．圖示實驗可說明二氧化碳密度比空氣大
D．圖示實驗可說明二氧化碳不支持蠟燭的燃燒
【答案】A
【知識點】二氧化碳的物理性質及用途；制取二氧化碳的原理；二氧化碳的化學性質
【解析】【分析】（1）碳酸鈣和稀硫酸反應生成硫酸鈣，由于硫酸鈣幾乎不溶于水，所以會沉積在大理石上，阻止反應進一步進行；
（2）根據二氧化碳的密度大小判斷；
（3）根據火焰的熄滅方向可以確定二氧化碳的運動方向，據此確定密度大小；
（4）根據實驗現象分析二氧化碳是否支持燃燒。
【解答】A.實驗室制取二氧化碳，通常采用大理石與稀鹽酸反應，故A錯誤符合題意；
B.因為二氧化碳的密度大于空氣，所以使用向上排空氣法收集，故B正確不合題意；
C.蠟燭火焰從下到上依次熄滅，說明二氧化碳沉積在容器底部，即它的密度大于空氣，故C正確不合題意；
D.蠟燭依次熄滅，說明二氧化碳不燃燒，也不支持燃燒，故D正確不合題意。
故選A。
2．（2024·浙江）實驗室常用大理石（主要成分是CaCO3）與稀鹽酸制取二氧化碳。請回答：
（1）①圖1是兩種氣體發生裝置，各有優缺點。選擇其中一種并說明所選裝置的優點：　 　。
②檢查裝置A的氣密性時，將右側導管浸入水中，用手捂住試管，觀察到　 　，說明氣密性良好。
（2）在完成氣密性檢查后，裝入藥品，反應產生氣體。用向上排空氣法收集氣體，驗滿時，將燃著的小木條放在集氣瓶口，小木條熄滅。從燃燒條件看，小木條熄滅是由于　 　。
（3）在收集二氧化碳過程中，某同學進一步探究了集氣瓶內氧氣體積分數對瓶口小木條燃燒情況的影響。多次實驗后發現氧氣體積分數降到8%左右時小木條熄滅。其中一組實驗數據如圖2，在該實驗條件下，要使二氧化碳體積分數達到90%，需在小木條熄滅后，再收集　 　秒。
【答案】（1）裝置B便于隨時添加藥品；導管口有氣泡冒出，手移走后，導管中形成一段穩定的水柱
（2）缺少助燃劑氧氣
（3）200
【知識點】制取二氧化碳的原理；制取二氧化碳的裝置、步驟、收集與注意事項
【解析】【分析】 （1）①根據裝置A、裝置B的特點來分析解答；
②根據檢查裝置A的氣密性的方法來分析解答；
（2）根據可燃物燃燒的條件來分析解答；
（3）根據圖2中的信息，再結合題意來分析解答。
【解答】 （1）①A裝置的優點是裝置簡單，操作簡便，B裝置使用了長頸漏斗，便于添加液體藥品，則B裝置的優點是便于添加液體藥品；
②檢查裝置A的氣密性時，將右側導管浸入水中，用手捂住試管，試管中空氣受熱膨脹，壓強增大，觀察到有氣泡冒出， 手移走后，導管中形成一段穩定的水柱，說明氣密性良好；
（2），驗滿時，將燃著的小木條放在集氣瓶口，小木條熄滅，原因是缺少助燃劑氧氣 ；
（3）由圖可知，100秒時氧氣體積分數降到8%左右時小木條熄滅，300秒時二氧化碳體積分數達到90%，則需在小木條熄滅后，再收集：300秒-100秒=200秒。
★重難點03： 氣體的干燥和凈化
1.氣體凈化
吸收劑 可吸收的氣體雜質 凈化裝置
水 易溶性氣體，如HCl、NH3等
強堿(NaOH)溶液 CO2、HCl、H2S、SO2、Cl2等
飽和碳酸氫鈉溶液 CO2氣體中混有的HCl、SO2氣體
堿石灰(NaOH＋CaO) CO2、H2O(氣)、HCl等
灼熱氧化銅 H2、CO
灼熱的銅網 O2
2.氣體干燥
干燥劑 可干燥的氣體 不能干燥的氣體 干燥裝置
酸性 濃硫酸 O2、CO2、CH4、N2、HCl、SO2等 NH3
堿性 生石灰、堿石灰、固體氫氧化鈉 O2、H2、CO、CH4、N2、NH3 CO2、HCl、H2S、SO2
中性 無水氯化鈣 除NH3以外的所有氣體 NH3
1．（2022·浙江）已知木炭粉和 Fe2O3反應的化學方程式為 某同學設計一個實驗，證明氧化鐵中含有氧元素，并測定氧化鐵中氧元素的質量分數，實驗裝置如圖所示。
（1）實驗中，盛放澄清石灰水的燒杯中出現的現象是　 　。
（2）實驗中通入的氣體是純凈干燥的 N2，寫出不用空氣的主要理由：　 　，實驗也不能用潮濕的氮氣，原因是　 　。
（3）如用3.2g氧化鐵與木炭粉的混合物反應，測得澄清石灰水增重1.32g，則氧化鐵中氧元素的質量分數為　 　。
【答案】（1）澄清石灰水變渾濁
（2）空氣中含有 O2，能與碳反應生成CO2，會影響實驗的準確性；潮濕的N2中有水蒸氣，影響實驗結果
（3）30%
【知識點】還原反應與金屬的冶煉
【解析】【分析】 （1）欲正確解答本題，須知二氧化碳和石灰水反應的情況，以及生成物的性質；
（2）本題需從實驗的要求和注意事項方面考慮；
（3）石灰水增加的質量即為生成的CO2的質量，由方程式2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑可知，氧化鐵中氧元素的質量即為生成的CO2中氧元素的質量，根據元素的質量分數公式計算即可。
【解答】 （1）因為木炭粉和氧化鐵反應后生成的二氧化碳氣體通入澄清石灰水的燒杯中，和石灰水發生反應，生成碳酸鈣沉淀，所以可以觀察到澄清的石灰水變渾濁；
（2）因為空氣中含有二氧化碳和氧氣，可能使反應物和生成物的質量增加而導致實驗結果不準確；
實驗中也不能用潮濕的氮氣的原因是：用潮濕的氮氣會使熱的試管炸裂，同時在高溫下水也能和碳反應，導致木炭不僅和氧化鐵反應，還和水反應，會導致測定的氧元素的質量分數偏大；
（3）石灰水增加的質量即為生成的CO2的質量，由方程式2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑可知，氧化鐵中氧元素的質量即為生成的CO2中氧元素的質量，CO2中氧元素的質量為，
故氧化鐵中氧元素的質量分數為：。
2．（2020·金華·麗水）除H2、CO能還原氧化銅外，CH4及其它一些具有還原性的氣體也能與氧化銅發生反應。如：加熱時，CH4能與CuO反應生成Cu、CO2和H2O。某拓展小組同學設計了如圖所示實驗裝置(夾持裝置省略)，分別對有關氣體問題進行探究。請按要求回答相關問題。
（1）【探究Ⅰ】對已知氣體性質的探究。
將CH4氣體按如圖所示裝置進行規范實驗，可觀察到的實驗現象有　 　(填序號)；
①A裝置中的黑色粉末變成光亮的紅色物質
②B裝置中的固體由白色變藍色
③C裝置中溶液變渾濁
（2）【探究Ⅱ】對氣體組成的探究。
氣體X可能由H2、CH4中的一種或兩種組成，同學們按如圖所示實驗裝置對其組成進行探究。
①C裝置中溶液變渾濁，可證明氣體X中含有　 　；
②根據B裝置中的固體由白色變藍色的現象，得出氣體X中含有H2的結論，請對此結論作出評價，并說明理由　 　。
（3）【探究Ⅲ】對未知氣體的探究。
將某火箭燃料X通過如圖所示裝置，觀察到A裝置中的黑色粉末變成光亮的紅色物質；B裝置中的固體由白色變藍色，C裝置中溶液不變渾濁。C中導出的氣體是空氣中含量最多的物質。已知燃料X是由2種元素組成的純凈物，其相對分子質量為32。根據現象及信息推斷并寫出：A裝置中發生反應的化學方程式為　 　。
【答案】（1）①②③
（2）CH4；不合理，因為CH4與氧化銅反應后也生成了水
（3）N2H4+2CuO 2Cu+N2+2H2O
【知識點】實驗方案設計與評價；還原反應與金屬的冶煉
【解析】【分析】（1）氧化銅為黑色固體，銅單質為紅色固體；無水硫酸銅粉末為白色，而一旦吸水會變成藍色的五水硫酸銅晶體；二氧化碳和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣白色沉淀，根據甲烷和氧化銅的反應產物分析即可；
（2）①氫氧化鈣溶液變渾濁，說明有二氧化碳氣體產生。氫氣中不含碳元素，而甲烷中含有碳元素，因此肯定有甲烷存在；
②固體由白色變成藍色，說明硫酸銅粉末吸收了水，即反應中有水生成。由于氧化銅中只含有氧元素，所以水中的氫元素肯定來自于氣體X，由于氫氣和甲烷中都含有氫元素，所以無法判斷是否有氫氣的存在。
（3）根據反應現象分析火箭燃料X與氧化銅反應的產物，然后根據質量守恒定律確定X的元素組成，并對它的化學式進行推斷，最后寫出反應的化學方程式。
【解答】（1） 加熱時，CH4能與CuO反應生成Cu、CO2和H2O ， 那么將CH4氣體按如圖所示裝置進行規范實驗，可觀察到的實驗現象有： A裝置中的黑色粉末變成光亮的紅色物質 ； B裝置中的固體由白色變藍色 ； C裝置中溶液變渾濁 ，故選①②③。
（2）① C裝置中溶液變渾濁，可證明氣體X中含有CH4；
② 根據B裝置中的固體由白色變藍色的現象，得出氣體X中含有H2的結論， 我認為這個結論不合理，理由是： CH4與氧化銅反應后也生成了水 。
（3）A裝置中的黑色粉末變成光亮的紅色物質，肯定有銅單質生成；B裝置中的固體由白色變藍色，肯定有水生成；C裝置中溶液不變渾濁，肯定沒有二氧化碳產生。C中導出的氣體是空氣中含量最多的物質，肯定有氮氣生成。據此可知，反應產物是Cu、H2O和N2。由于氧化銅中只含有Cu和O元素，而X只由兩種元素組成，根據質量守恒定律可知，那么X肯定有N和H元素組成。設它的化學式為NxHy，根據它的相對分子質量為32得到：14x+1y=32，解得：x=2，y=4，因此X的化學式為N2H4，那么反應的化學方程式為：N2H4+2CuO 2Cu+N2+2H2O.
1．（2024·寧波模擬） 現在實驗室有兩份質量相等的氯酸鉀樣品，一份(a)中加入少量高錳酸鉀和二氧化錳混合物，另一份(b)中不加其他物質，再分別同時加熱至完全反應，放出氧氣的質量(m)與反應時間(t)的關系圖正確的是 (　　)
A． B． C． D．
【答案】D
【知識點】制取氧氣的原理
【解析】【分析】 根據高錳酸鉀受熱容易分解，生成錳酸鉀、二氧化錳、氧氣，比只加熱氯酸鉀，增加了產生氧氣的質量；產生的二氧化錳可以作氯酸鉀分解的催化劑，故可以加快反應的速率．催化劑加快了反應的速度，但不管是什么情況這兩種反應都不會開始加熱就會生成氧氣分析圖像。
【解答】 高錳酸鉀在較低的溫度下，加熱分解為錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，高錳酸鉀分解生成的二氧化錳可以作氯酸鉀分解的催化劑，能加快氯酸鉀的分解速率，生成的氧氣能增加氧氣的質量；氯酸鉀在較高的溫度下才能緩慢的放出氧氣，因此b最終產生的氧氣較多，且分解時需要加熱的時間較短，但不管是什么情況這兩種反應都不會開始加熱就會生成氧氣，因此D圖象符合此變化過程。
故答案為：D。
2．（2024·余姚模擬）用如圖裝置檢驗人體呼出氣體成分的說法錯誤的是 (　　)
A．用裝置甲檢驗時，呼出氣體應從a 口進入
B．實驗中澄清石灰水變渾濁說明呼出氣體中含有二氧化碳
C．用氫氧化鈉溶液替換澄清石灰水不能達到實驗目的
D．連通b、c 后可檢驗呼出氣體中的水蒸氣和二氧化碳
【答案】D
【知識點】人體呼吸系統的結構和氣體交換；二氧化碳的檢驗和驗滿
【解析】【分析】澄清的石灰水遇二氧化碳變渾濁；人在呼吸時，除去氮氣，吸入氣體的主要成分是氧氣，呼出氣體的主要成分是二氧化碳。
【解答】A.用裝置甲檢驗時，呼出氣體應從a 口進入，這樣可以讓氣體和石灰水充分接觸，A正確；
B.實驗中澄清石灰水變渾濁說明呼出氣體中含有二氧化碳，B正確；
C.用氫氧化鈉溶液替換澄清石灰水不能達到實驗目的，因為氫氧化鈉溶液與二氧化碳沒有明顯的實驗現象，C正確；
D.連通b、c后可檢驗呼出氣體中的水蒸氣，無法檢驗二氧化碳，D錯誤；
故答案為：D。
3．（2024·杭州模擬）某研究性學習小組利用如圖所示的裝置進行CO還原 的實驗，并檢驗該反應的氣體生成物，已知一氧化碳發生裝置產生的氣體中混有雜質( 和水蒸氣。下列說法正確的是 (　　)
A．B裝置玻璃管內發生的是置換反應
B．該實驗結束后應先停止通CO，再熄滅B處酒精噴燈
C．若去掉C裝置，則無法證明CO和Fe2O3發生了反應
D．若無A裝置，該實驗無法達到檢驗氣體生成物的目的
【答案】D
【知識點】還原反應與金屬的冶煉；金屬的冶煉
【解析】【分析】A、根據置換反應的特點進行分析；
B、根據熱的鐵容易被氧化進行分析；
C、根據氧化鐵的顏色變化進行分析；
D、根據裝置A的作用進行分析。
【解答】A、B中一氧化碳和氧化鐵反應，反應物都是化合物，不是置換反應，錯誤；
B、實驗結束后，先熄滅酒精噴燈，等到裝置冷卻到室溫時再停止通一氧化碳，錯誤；
C、B中紅色粉末逐漸變為黑色，可以證明一氧化碳和氧化鐵發生了反應，錯誤；
D、裝置A可以除去原氣體中混有的少量的二氧化碳，沒有A裝置，則無法證明使澄清石灰水變渾濁的二氧化碳氣體是原來的還是生成的，正確。
故答案為：D。
4．（2024·金東二模）現有 CO和CO2混合氣體，為了回收利用兩種氣體，某科學興趣小組設計了如圖所示的實驗裝置，混合氣體通入該裝置后可達到下列目的：①檢驗CO2氣體，②分離CO和CO2混合氣體， ③干燥CO2或CO氣體。實驗所提供的試劑有：稀鹽酸、濃硫酸、氫氧化鈉溶液、澄清石灰水。請你完成下列問題：
（1）若要達成上述實驗目的， 甲瓶中盛放的試劑應為　 　。
（2）分離得到氣體的先后順序是　 　。
【答案】（1）氫氧化鈉和澄清石灰水的混合溶液
（2）先得到CO 再得到 CO2
【知識點】物質除雜或凈化；二氧化碳的檢驗和驗滿
【解析】【分析】檢驗二氧化碳用澄清石灰水，除去一氧化碳中的二氧化碳用氫氧化鈉，氫氧化鈉吸收CO2后生成碳酸鈉，最后還應將其釋放出來，從題目給出的試劑看，顯然分液漏斗中盛放的是稀鹽酸，與碳酸鈉反應生成二氧化碳，最后用濃硫酸干燥氣體。
【解答】（1）由分析可知，若要達成上述實驗目的，甲瓶中盛放的試劑應為氫氧化鈉和澄清石灰水的混合溶液；
（2）由分析可知，二氧化碳被氫氧化鈉吸收后，還要用鹽酸轉化出來，所以先得到CO再得到CO2。
5．（2024·余姚模擬）納米鐵因其獨特的性質而被用于一些特殊領域。制備納米鐵的方法較多，利用甘蔗渣等材料的化學還原法是常用制備方法之一，主要制備步驟如下：
①將烘干并粉碎的甘蔗渣(主要成分為纖維素)浸入 FeCl3 溶液，甘蔗渣上的堿性物質與吸附在表面上的 Fe3+反應生成Fe2O3。
②將帶有 Fe2O3的甘蔗渣放入石英管式爐內，并向爐內通入一段時間的氮氣。
③將石英管式爐加熱至 900℃，并控制適宜的氮氣流速，使纖維素碳化、Fe2O3 被炭還原為單質鐵。
④反應完全并自然降溫后，將納米鐵固體粉末轉移至充滿氮氣的保存箱儲存。
（1）裝置A 石英管式爐內 Fe2O3被還原的化學方程式為　 　。
（2）裝置B的作用是吸收反應生成的大量氣體，則裝置中為　 　溶液。
（3）開啟升溫程序前通入氮氣的目的是　 　。
【答案】（1）
（2）NaOH
（3）排盡石英管式爐內原有的空氣
【知識點】金屬的化學性質；還原反應與金屬的冶煉
【解析】【分析】 納米鐵就是把鐵原子按照納米級別逐一疊加形成的鐵，物理性質沒有區別，區別在化學性質上，比方說，普通的鐵不會輕易燃燒，但是納米鐵就可以在空氣中自燃；普通鐵的抗腐蝕性弱，而納米鐵耐腐蝕，等等。
【解答】（1） Fe2O3 被炭還原為單質鐵。 根據質量守恒還有二氧化碳產生，故 Fe2O3被還原的化學方程式為 ；
（2） 裝置B的作用是吸收反應生成的大量氣體， 反應產生大量二氧化碳，用NaOH溶液，大量吸收二氧化碳；
（3） 開啟升溫程序前通入氮氣的目的是排盡石英管式爐內原有的空氣，防止裝置中空氣中的氧氣使產生的鐵重新被氧化為氧化鐵。
6．（2025九下·溫州模擬）小明在實驗室里用高錳酸鉀固體制取氧氣。
（1）用排空氣法收集氧氣時，可選擇收集裝置B和C中的　 　；
（2）為了防止加熱時試管內物質進入導管，應在試管口　 　；
（3）用排空氣法收集氧氣時，驗滿的操作方法是　 　。
（4）小明用排水法收集兩瓶氧氣正放在桌面上。收集甲瓶時將水全部排完，收集時乙瓶將水排出一半；蓋好毛玻片。小明發現，甲瓶口毛玻片比乙更容易滑動，原因是　 　。
【答案】（1）C
（2）放一團棉花
（3）用帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復燃，則已滿
（4）甲瓶內排完水時，瓶氣氧氣氣壓大于大氣壓；當集氣瓶正放在桌面時，毛玻片受到向上的壓力差，使其對瓶口的壓力減小，則摩擦力會減少
【知識點】氧氣的性質和利用；制取氧氣的原理；制取氧氣的裝置、步驟、收集與注意事項
【解析】【分析】（1）氧氣的收集方法
向上排空氣法原理：氧氣密度比空氣大（氧氣相對分子質量 32，空氣平均相對分子質量約 29），采用向上排空氣法時，氧氣從集氣瓶底部進入，逐漸將瓶內空氣向上排出，最終收集到較純凈氧氣。
排水法原理：氧氣不易溶于水，將集氣瓶裝滿水倒立在水槽中，通過導氣管將氧氣通入瓶內，氧氣進入瓶內占據空間，水被排出，從而收集氧氣。實驗中排水法收集氧氣時要注意等氣泡連續均勻冒出時再收集，防止收集到的氣體不純。
（2）高錳酸鉀制氧氣的注意事項
試管口放棉花：高錳酸鉀為粉末狀，加熱時會產生氣流，若試管口不放棉花，粉末易隨氣流進入導管，不僅可能堵塞導管，還會導致水槽中的水變紅，影響實驗。所以在試管口放一團棉花，可有效阻擋高錳酸鉀粉末進入導管。
（3）氧氣的驗滿方法
排空氣法驗滿：利用氧氣助燃性，將帶火星木條放在集氣瓶口。若氧氣已收集滿，瓶口處有足夠氧氣，會使帶火星木條復燃；若木條不復燃，說明氧氣未滿，需繼續收集。
（4）氣體壓強與摩擦力
氣體壓強對物體受力影響：當甲瓶內氧氣氣壓大于大氣壓時，毛玻片受到向上的壓力差。根據力的作用是相互的，這會使毛玻片對瓶口壓力減小。
壓力與摩擦力關系：摩擦力大小與壓力和接觸面粗糙程度有關，在接觸面粗糙程度不變時，壓力減小，摩擦力隨之減小。所以甲瓶毛玻片因壓力減小，摩擦力變小，相比乙瓶（氣壓接近大氣壓，壓力大，摩擦力大）更容易滑動。
【解答】（1）氧氣的密度比空氣大，應該用向上排空氣法收集。裝置 B 是向下排空氣法，用于收集密度比空氣小的氣體；裝置 C 是向上排空氣法，所以收集氧氣應選擇 C。
（2）高錳酸鉀是粉末狀固體，加熱時容易隨氣流進入導管，在試管口放一團棉花，可以阻擋高錳酸鉀粉末，防止其進入導管，堵塞導管或導致水槽中的水變紅等問題。
（3）氧氣具有助燃性，能使帶火星的木條復燃。用排空氣法收集氧氣時，將帶火星的木條放在集氣瓶口，如果木條復燃，說明氧氣已經收集滿，因為只有瓶口處氧氣充滿，才會使木條復燃。
（4）甲瓶收集氧氣時將水全部排完，瓶內氧氣氣壓大于外界大氣壓。當集氣瓶正放在桌面上時，瓶內氣壓對毛玻片有向上的壓力，這就減小了毛玻片對瓶口的壓力。根據摩擦力大小與壓力有關，壓力減小，摩擦力就會減小，所以甲瓶口毛玻片比乙更容易滑動。而乙瓶水排出一半，瓶內氧氣與空氣混合，氣壓接近大氣壓，毛玻片受到的壓力差小，對瓶口壓力較大，摩擦力也就較大，不易滑動。
7．（2024·溫州三模）小明發現，在利用雙氧水制取氧氣的實驗過程中，會看到不斷翻騰的黑色懸浮液，看不到氣泡產生。同時，為對比反應前后二氧化錳的質量變化，須經過濾分離，其操作繁瑣、耗時長。已知水泥對過氧化氫分解無影響，且能具有一定固定作用。小明利用二氧化錳和水泥制取混合塊，并利用如圖所示裝置探究水泥和二氧化錳最佳質量比。
①按表1分別稱取二氧化錳與水泥，將其混合均勻，經處理后分別形成0.4克塊狀固體。
②按圖所示安裝裝置，并檢查氣密性。
③取混合物置于圓底燒瓶，打開分液漏斗活塞，使雙氧水與混合物接觸反應。
④打開活塞，收集氧氣。
⑤記錄一定時間收集到的氧氣體積，并取出固體塊烘干，稱量其質量。
試驗編號 水/二氧化錳 4分鐘收集氧氣的體積/毫升 反應后混合固體質量/克
一 3：1 16 0.4
二 2：1 24 0.36
三 1：1 49 0.39
四 1：2 65 0.4
五 1：3 70 0.37
（1）步驟②中檢查氣密性的方法是：　 　。
（2）為了準確收集氧氣的體積，請選擇步驟④中收集氧氣的方式____。
A．觀察到均勻氣泡時，將導管伸入量筒收集氧氣
B．立即將導管伸入量筒，收集氧氣
（3）為了更加快速收集氧氣并能更加方便驗證催化劑的性質，請你談談水泥與二氧化錳的混合的最佳比例，并說明理由：　 　。
【答案】（1）檢查該裝置氣密性時，關閉分液漏斗活塞，把導管末端插入水中，然后雙手緊握錐形瓶，觀察導管口是否有氣泡冒出。若有氣泡，則氣密性良好。反之，氣密性不好；
（2）A
（3）根據表格數據，水泥與二氧化錳的混合的最佳比為 1：3，收集到的氧氣最多。
【知識點】制取氧氣的裝置、步驟、收集與注意事項；氧氣的檢驗和驗滿
【解析】【分析】（1）根據檢查裝置氣密性的方法進行分析；
（2）根據氧氣的收集分析。
（3）根據表格數據分析解答。
【解答】（1）檢查該裝置氣密性時，關閉分液漏斗活塞，把導管末端插入水中，然后雙手緊握錐形瓶，觀察導管口是否有氣泡冒出。若有氣泡，則氣密性良好。反之，氣密性不好；
（2）收集氧氣時應該在觀察到均勻氣泡時，將導管伸入量筒收集氧氣。
故選A。
（3）根據表格數據，水泥與二氧化錳的混合的最佳比為 1：3，收集到的氧氣最多。
8．（2025·舟山月考）某同學用下圖所示的簡易裝置在實驗室制取二氧化碳并驗證其性質。
（1）實驗室制取二氧化碳，液體X應為　 　。
（2）右圖虛線框內，應選用圖中的　 　(選填“A”或 “B”)收集裝置；
（3）圖中銅制燃燒匙可在試管內上下移動，此裝置與將大理石直接放入液體X中相比，其主要優點是　 　。
（4）將產生的氣體通入到石蕊溶液中可以觀察到　 　。
【答案】（1）稀鹽酸/稀HCl
（2）B
（3）可以控制反應的開始和停止
（4）石蕊試液變紅色
【知識點】制取二氧化碳的原理；制取二氧化碳的裝置、步驟、收集與注意事項；酸堿指示劑及其性質
【解析】【分析】（1）不能用稀硫酸代替稀鹽酸，因為硫酸鈣微溶，會附著在大理石表面，阻止反應的進一步進行。
（2）A是向下排空氣法，用于收集密度小于空氣的氣體，例如氫氣。
（3）圖中裝置可隨時實現固體和液體分離，從而控制反應的進行和停止。
（4）二氧化碳與水反應的方程式。
【解答】（1）實驗室制取二氧化碳的方程式，可知X為稀鹽酸。
（2）氧氣的密度大于空氣，應使用向上排空氣法收集氧氣，即圖中的B。
（3）將燃燒匙向上提，碳酸鈣與稀鹽酸分離，反應停止，即該方案可控制反應的進行和停止。
（4）二氧化碳與水反應生成碳酸，碳酸呈酸性，能使紫色石蕊試液變紅。
9．（2025·臺州模擬）用排空氣法收集二氧化碳時，常用燃著的木條來檢驗二氧化碳是否集滿。如果瓶口的木條熄滅，瓶內的氣體都是二氧化碳嗎 某同學利用如圖1裝置制取一瓶二氧化碳并進行研究。以下是他的實驗步驟：
① ；
②在錐形瓶中加入塊狀大理石；
③打開止水夾，向長頸漏斗中加入適量稀鹽酸；
④一段時間后，把燃著的木條放在集氣瓶口，觀察到燃著的木條熄滅。
請回答下列問題：
　 實驗1 實驗2 實驗3 實驗4
水占集氣瓶容積的體積分數a% 40% 30% 29% 28%
燃燒木條狀況 熄滅 熄滅 繼續燃燒 繼續燃燒
（1） 補充完整實驗步驟①：　 　。
（2）實驗時，長頸漏斗的末端處于液面下，目的是　 　。
（3）為了檢測驗滿后集氣瓶中的氣體是否都是二氧化碳，該同學將集氣瓶倒扣在氫氧化鈉溶液中，如圖2所示。過一段時間后，觀察到　 　現象，證明了集氣瓶中還有空氣。
（4）查閱資料獲知，木條能否繼續燃燒是由容器內氧氣的體積分數決定的。該同學在集氣瓶中裝入一定體積的水，如圖3所示，然后用純凈的二氧化碳氣體替換了瓶中的水，再用燃燒的木條檢驗，結果如表所示。則集氣瓶中氧氣體積分數小于　 　時，燃著的木條就會熄滅。 (空氣中氧氣體積分數取20%)
【答案】（1）檢查裝置氣密性(或關閉止水夾，往長頸漏斗中加入一定量水，觀察長頸漏斗中是否有一段穩定的水柱)
（2）防止二氧化碳從長頸漏斗逸出
（3）集氣瓶中液面上升，但沒有到集氣瓶底部
（4）14%
【知識點】制取二氧化碳的裝置、步驟、收集與注意事項；二氧化碳的化學性質
【解析】【分析】（1）制取氣體的實驗，在裝藥品前要先檢查裝置氣密性，防止裝置漏氣導致實驗失敗，這是實驗的基本操作步驟。
（2）在固液不加熱型氣體發生裝置中，長頸漏斗末端伸入液面以下，是為了形成液封，防止生成的氣體從長頸漏斗逸出。
（3）若集氣瓶中充滿二氧化碳，倒扣在氫氧化鈉溶液中，二氧化碳會與氫氧化鈉反應，集氣瓶內壓強減小，溶液會充滿集氣瓶；若集氣瓶中有空氣，空氣不與氫氧化鈉反應，溶液不能充滿集氣瓶，可據此判斷集氣瓶中是否有空氣。
（4）根據表格中數據，結合空氣里氧氣體積分數，通過計算找出木條熄滅時對應的氧氣體積分數。
【解答】（1）制取二氧化碳氣體前，需要檢查裝置氣密性，防止裝置漏氣，所以步驟①為檢查裝置氣密性（或關閉止水夾，往長頸漏斗中加入一定量水，觀察長頸漏斗中是否有一段穩定的水柱 ）。
（2）實驗時，長頸漏斗的末端處于液面下，目的是防止二氧化碳從長頸漏斗逸出，起到液封作用。
（3）二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應，若集氣瓶中只有二氧化碳，倒扣在氫氧化鈉溶液中，集氣瓶內壓強減小，溶液會充滿集氣瓶；若集氣瓶中有空氣，空氣不與氫氧化鈉反應，會觀察到集氣瓶中液面上升，但沒有到集氣瓶底部，由此證明集氣瓶中有空氣。
（4）設集氣瓶容積為V。實驗 3 中，水占集氣瓶容積的體積分數為29%，則空氣體積為
V×(1 29%)=0.71V，空氣中氧氣的體積為0.71V×20%=0.142V，此時氧氣體積分數約為14.2%；實驗 4 中，水占集氣瓶容積的體積分數為28%，空氣體積為V×(1 28%)=0.72V，空氣中氧氣的體積為
0.72V×20%=0.144V，此時氧氣體積分數約為14.4%。木條在實驗 3 中繼續燃燒，在實驗 4 中熄滅，所以集氣瓶中氧氣體積分數小于14%時，燃著的木條就會熄滅 。
10．（2025九下·浙江月考）實驗室常用大理石(主要成分是( 與稀鹽酸制取二氧化碳。請回答：
（1）圖1是兩種氣體發生裝置，裝置B相對于裝置A的優點是　 　。
（2）探究是否可用排水集氣法收集到 利用傳感器對是否可用排水集氣法收集到展開探究，實驗裝置如圖2所示：
【實驗步驟】
①按實驗裝置圖2組裝儀器。
②用壓強傳感器自帶的注射器通過活塞A 向三頸燒瓶注入50mL 空氣，并一直壓住注射器，若壓強傳感器的讀數　 　(填“持續上升”或“保持不變”或“不斷下降”)，證明裝置氣密性良好。
③打開活塞A，將注射器中的稀鹽酸迅速注入儀器b中，反應一段時間后，收集滿CO2后迅速關閉活塞A，并用止水夾夾住導氣管B處。
④用壓強傳感器自帶的注射器通過活塞A 向三頸燒瓶中注入 觀察兩分鐘之內體系的壓強變化如圖3所示。
【總結與拓展】
⑤圖3中，30s后體系壓強瞬間增大，之后到100秒壓強又逐漸減小，請寫出壓強逐漸減小的原因　 　。
⑥經過測算，消耗CO2的量約為收集到的CO2總量的0.53%，因此排水集氣法　 　(填“可以”或“不可以”)收集到CO2氣體。
【答案】（1）控制反應的發生與停止
（2）保持不變；二氧化碳溶于水中或與水反應(答出一點即可)；可以
【知識點】氣體裝置的裝配、連接、選擇與氣密性檢查；制取二氧化碳的原理；制取二氧化碳的裝置、步驟、收集與注意事項
【解析】【分析】（1）多孔隔板可以將大理石和稀鹽酸分離，從而控制反應的進行和停止。
（2）二氧化碳能溶于水，使用排水法收集二氧化碳氣體會有損失，通過計算，發現損失的氣體較少，所以能用排水法收集到二氧化碳氣體。
【解答】（1）裝置B中將大理石放置在多孔隔板上，向上提起長頸漏斗時，大理石和稀鹽酸分離，反應停止，所以B的優勢是：可知控制反應的進行和停止。
（2）②若裝置氣密性良好，則能形成穩定的壓強差，壓強傳感器的讀數不會發生改變。
壓強瞬間增大，是因為反應生成了二氧化碳氣體，壓強逐漸減小，是因為二氧化碳能溶于水，導致氣體減少，壓強減小。
⑤消耗CO2的量約為收集到的CO2總量的0.53%，消耗的二氧化碳的量較少，因此可以用排水集氣法收集到二氧化碳氣體。
11．（2025九下·蕭山模擬）思維模型的建構方便解決問題、促進深度學習。某科學研究小組在老師的指導下對解決“混合氣體檢驗”類問題建構了如下思維模型：
【模型應用】下水道氣體可能含有H2、CO、CO2、CH4四種氣體中的一種或幾種，此研究小組對此進行了相關實驗。
（1）【收集氣體】用大塑料瓶裝滿水，打開瓶蓋用繩子吊入下水道中，用鐵鉤將塑料瓶倒轉，使水完全流出，然后將塑料瓶提到井口并迅速蓋緊瓶蓋備用，該操作是用　 　法收集氣體。
【進行實驗】將瓶中的氣體依次通過如圖1所示的裝置(堿石灰為NaOH和CaO的混合物，假設每個裝置內都充分反應或吸收)， 并觀察現象。
（2）【實驗分析】
裝置①中澄清石灰水變渾濁，說明該下水道氣體成分　 　。
（3）裝置②的設置屬于上述思維模型中的　 　環節。
（4）圖1中的④是由圖2中的兩個裝置組合而成，請在空格中按順序填入裝置的導管編號，將裝置補充完整：氣體燃燒裝置→　 　→尾氣處理裝置。通過測量濃硫酸和氫氧化鈉溶液的質量變化，判斷出了剩余體的成分。
【答案】（1）排水
（2）二氧化碳
（3）除去干擾氣體
（4）b→a（檢驗是否生成水）→d→c（檢驗是否生成二氧化碳）
【知識點】氣體裝置的裝配、連接、選擇與氣密性檢查；二氧化碳的檢驗和驗滿
【解析】【分析】（1）【收集氣體】先在集氣瓶內裝滿水，然后通入氣體將水排出，這就是排水法收集氣體；
（2）【實驗分析】根據二氧化碳的檢驗方法解答；
（3）堿石灰可以吸收二氧化碳和水蒸氣；
（4）應該先檢驗水后檢驗二氧化碳，因為如果先檢驗二氧化碳后，它也會帶出部分水，從而對實驗產生影響。
【解答】 （1）【收集氣體】用大塑料瓶裝滿水，打開瓶蓋用繩子吊入下水道中，用鐵鉤將塑料瓶倒轉，使水完全流出，然后將塑料瓶提到井口并迅速蓋緊瓶蓋備用，該操作是用排水法收集氣體。
（2）【實驗分析】裝置①中澄清石灰水變渾濁，說明該下水道氣體成分中一定有二氧化碳，是因為二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁。
（3）裝置②的設置屬于上述思維模型中的除去干擾氣體（除去二氧化碳）環節。
（4）圖1中的④是由圖2中的兩個裝置組合而成，請在空格中按順序填入裝置的導管編號，裝置補充完整：氣體燃燒裝置→b→a（檢驗是否生成水）→d→c（檢驗是否生成二氧化碳）→尾氣處理裝置。
12．（2024·杭州模擬）某課外小組的同學們收集了一些含有CO和CO2的廢氣，為了確認這種廢氣的組成，他們在實驗室按圖1中裝置進行了實驗。
（1）為了將氧化鐵還原成鐵，C、E點燃的順序是　 　。
（2）該小組同學認為廢氣中的一氧化碳可以利用，于是設計如圖2裝置替代圖1中的框線內裝置，來除去廢氣中的二氧化碳，并收集一瓶一氧化碳，準備進行后續的探究，則瓶內盛放的液體是　 　。
（3）該組同學通過上述實驗得到C中完全反應后減少0.32g，集氣瓶中的氣體質量為0.44g。請計算原廢氣中CO的質量為　 　。
【答案】（1）先點燃E再點燃C
（2）NaOH
（3）0.56
【知識點】質量守恒定律及其應用；還原反應與金屬的冶煉；二氧化碳的化學性質
【解析】【分析】（1）根據CO與氧化鐵反應操作步驟分析；
（2）根據氫氧化鈉溶液可吸收二氧化碳分析；
（3）根據一氧化碳與氧化鐵反應時物質質量變化分析。
【解答】（1） 為了將氧化鐵還原成鐵，因CO與空氣混合點燃易發生爆炸，所以要先通氣體，C、E點燃的順序是先點燃E再點燃C。
（2）除去廢氣中的二氧化碳可用氫氧化鈉溶液。
（3）C中減少質量為參加反應的氧化鐵中氧元素質量， 該氧元素與一氧化碳結合生成二氧化碳，即二氧化碳中一半質量的氧元素來自于一氧化碳，另一半來自于氧化鐵，由此可知廢氣中CO質量為.
故答案為：（1） 先點燃E再點燃C ；（2）氫氧化鈉溶液；（3）0.56g。
13．（2024·寧波一模）過碳酸鈉（Na2CO4）跟鹽酸反應的化學方程式為：2Na2CO4+4HCl＝4NaCl+2CO2↑+O2↑+2H2O。在過碳酸鈉商品中一般都含有Na2CO3，為測定它的純度，取一定量的樣品和鹽酸反應，通過測定產生O2的體積，能夠運算出Na2CO4的含量。
（1）依照如圖提供的儀器，組裝一套測定商品過碳酸鈉純度的實驗裝置。其中裝置④的作用是 　 　。
（2）若在實驗中稱取1.22g樣品進行測定，已知常溫下O2的密度約為1.42g/L，實驗室有50mL、100mL、150mL三種規格的量筒，該實驗所用量筒的規格為 　 　，其理由是：　 　。
【答案】（1）檢驗氣體中是否存在二氧化碳
（2）150mL；1.22g樣品完全為過碳酸鈉，生成氧氣113mL
【知識點】根據化學反應方程式的計算；二氧化碳的化學性質
【解析】【分析】 （1）根據二氧化碳與氫氧化鈣反應的原理及實驗目的進行分析；
（2）根據過碳酸鈉與鹽酸反應的規律采用極值法進行分析。
【解答】 （1）這套裝置的連接有兩點要注意：一是生成氣體中的O2的凈化，即要除去CO2氣體，所以要依次連接⑤和④，即用NaOH溶液吸收CO2，并用Ca（OH）2溶液檢驗CO2是否除盡；二是O2體積的測定，是通過將③裝置中的水排到②中，測量到水的體積即為O2的體積。結合以上分析可知，裝置④的作用是檢驗氣體中是否存在二氧化碳；
（2）過碳酸鈉與鹽酸反應：2Na2CO4+4HCl=4NaCl+2CO2↑+O2↑+2H2O；
假設1.22g樣品完全為過碳酸鈉與足量鹽酸反應，存在關系為：2Na2CO4～O2↑，
設生成氧氣的體積為x，
則244：32=1.22g：，
解得：x=0.16g；
即最多可生成0.16g O2，其體積為0.16g÷1.42g/L≈0.1127L=112.7mL，
所以實驗中選用的量筒，規格應是150mL的。
14．（2025·衢州模擬）如圖是進行一氧化碳與氧化銅反應的改進裝置。請回答：
（1）圖中A裝置的名稱是　 　。
（2）實驗中利用了CO的　 　(選填“氧化性”或“還原性”)。
（3）實驗中發現試管和燒杯中的飽和澄清石灰水均變渾濁，則燒杯中的澄清石灰水變渾濁的原因是　 　。
（4）資料1：實驗過程中，一氧化碳和氧化銅反應不僅能生成銅，還可能生成中間產物氧化亞銅(紅色固體)；資料2：氧化亞銅能與稀鹽酸(或稀硫酸)反應生成藍色溶液。
為探究反應生成的紅色固體中是否含有氧化亞銅，小科進一步設計實驗方案：待充分反應使黑色粉末全部消失，冷卻后取出反應后的樣品于試管中，　 　。(請補全實驗方案，寫出具體的操作方法和判斷的依據)
【答案】（1）酒精燈
（2）還原性
（3）燒杯中溶液溫度上升，氫氧化鈣溶解度降低析出固體變渾濁
（4）加入足量的稀硫酸(或稀鹽酸)，若溶液變藍，則含有氧化亞銅，若不變藍則不含氧化亞銅
【知識點】溶解度的影響因素；還原反應與金屬的冶煉；酸的化學性質
【解析】【分析】（1）B是試管，C是燒杯。
（2）一氧化碳與氧化銅的反應方程式。
（3）氫氧化鈣的溶解度隨溫度的升高而減小。
（4）銅是不活潑金屬，不能與稀硫酸或稀鹽酸反應。
【解答】（1）A為酒精燈，用于加熱。
（2）一氧化碳具有還原性，能將金屬氧化物還原為金屬單質。
（3）試管中二氧化碳與氫氧化鈣反應放熱，溫度升高，導致燒杯中溶液的溫度升高，溶解度變小，從而析出晶體，溶液變渾濁。
（4）由氧化亞銅能與稀鹽酸(或稀硫酸)反應生成藍色溶液可知，可向樣品中滴加稀硫酸或稀鹽酸，若溶液變藍，則說明含有氧化亞銅。
15．（2024·溫州三模）鐵是人類社會使用最廣泛的金屬。圖1是實驗室模擬工業煉鐵的裝置。
（1）利用裝置 A 制備 CO，反應原理是該加熱方式相較于用酒精燈加熱的優點是　 　。(寫1點)
（2） 裝置E 的作用是　 　。
（3）加熱時C玻璃管中剩余固體質量隨溫度變化的曲線如圖2。據圖分析：若反應溫度600℃（4）為提高鐵的產率，可采取的措施是　 　。
【答案】（1）受熱更均勻
（2）處理尾氣，防止污染空氣
（3）Fe3O4和FeO
（4）溫度高于850℃
【知識點】金屬的化學性質；還原反應與金屬的冶煉；金屬的冶煉
【解析】【分析】當含碳的物質（比如煤）燃燒不完全時，會產生大量一氧化碳進入人體，造成中毒癥狀。 由于一氧化碳與血紅蛋白的結合力，遠遠高于氧氣與血紅蛋白的結合力。因此，一氧化碳進入人體后，絕大多數的血紅蛋白會“優先”與它結合，而“被拋棄”的氧氣就失去了與血紅蛋白結合的機會，導致機體嚴重缺氧。
【解答】（1）A裝置中采用的為水浴加熱，該方法使裝置受熱更均勻；
（2）一氧化碳有毒，會污染空氣，且一氧化碳具有可燃性，則E裝置可用于處理尾氣，防止污染空氣
（3）由圖可知，當反應溫度控制于600℃～700℃之間，得到的固體有Fe3O4和FeO；
（4）由圖可知，若想提高產率，應將溫度高于850℃。
16．（2025九下·東陽模擬）制氧機有膜分離、變壓吸附等制氧方式。膜分離制氧用到的膜材料有陶瓷、聚苯胺等，其中混合導電陶瓷分離膜的工作原理示意如圖甲。變壓吸附制氧常用的吸附劑是沸石分子篩。科研人員在一定條件下分別將N2、O2通過某種沸石分子篩，測定其對N2、O2的吸附情況、結果如圖乙 (縱坐標數值越大，代表吸附量越大)。吸氧對于缺氧人群有一定作用，但健康人短期內高流量吸氧會對機體造成不良影響，因此不能盲目吸氧。
請回答下列問題：
（1）變壓吸附制氧的原理是　 　(填“物理變化”或“化學變化”)。
（2）圖甲中，表示氧分子變成氧原子的是　 　 (填“Ⅰ” “Ⅱ”或“Ⅲ” )。
（3）由圖乙可知，25℃時吸附壓越大越有利于分離N2和O2，證據是　 　。
（4）從使用的安全角度，吸氧時，應避免吸煙或接近任何火源，原因是　 　。
【答案】（1）物理變化
（2）Ⅱ
（3）25℃時，吸附壓越大，氮氣的吸附量越大，而氧氣的吸附量變化不大
（4）氧氣具有助燃性，防止火災或爆炸
【知識點】化學變化與物理變化的判別；構成物質的粒子模型；氧氣的性質和利用
【解析】【分析】（1）物理變化沒有新物質生成，化學變化有新物質生成。
（2）兩個或以上原子結合在一起形成分子。
（3）氮氣吸附量大而氧氣吸附量小時，易將氮氣和氧氣分離。
（4）燃燒需要助燃劑，氧氣能支持燃燒，所以吸氧時不能接近火源，以免導致火災等。
【解答】（1）由文中描述可知，在整個過程中沒有新物質生成，可知變壓吸附制氧屬于物理變化。
（2）一個氧分子由兩個氧原子構成，由圖可知氧分子分解成氧原子的過程是圖中的Ⅱ。
（3）由圖乙可知，在25℃時，增大吸附壓，氮氣的吸附量快速增大，但氧氣的吸附量變化不大且吸附量少。
（4）氧氣具有助燃性，能支持燃燒，吸氧時，周圍氧氣濃度較大，在附近吸煙或周圍存在火源，可能會導致劇烈燃燒，從而導致火災或爆炸。
17．（2025·溫州模擬）新裝修的房屋會釋放出甲醛，除開窗通風還可用活性炭或光觸媒輔助去除室內甲醛。“光觸媒”是一種納米級材料，具有強烈的催化分解功能。圖1就是“光觸媒”技術應用于分解甲醛、氨氣、甲苯等有害物質的原理圖，在紫外線（陽光）照射下，光觸媒催化甲醛分解為和。小溫想知道在相同條件下，活性炭與光觸媒去除室內甲醛的效果如何，于是開展了實驗探究。實驗在自然光照的密閉室內進行，上午9時準時啟動，相關數據見圖2。請回答以下問題：
（1）“光觸媒技術”可將污染物轉化為水和二氧化碳，依據圖1寫出該反應的條件：　 　。
（2）從物質的性質和變化的角度分別分析活性炭和光觸媒去除甲醛的原理：　 　。
（3）在光觸媒的實驗中，實驗8~24小時和32~48小時兩個時間段內，甲醛濃度均沒有明顯下降，結合光觸媒去甲醛的原理，分析其原因是　 　。
（4）根據該實驗結果，請提出能提高去除室內甲醛效率的一條合理建議：　 　。
【答案】（1）光和TiO2做催化劑
（2）活性炭具有吸附性，吸附甲醛從而降低室內甲醛含量，是物理變化，光觸媒是一種催化劑，可催化甲醛分解為CO2和H2O，使室內甲醛含量降低，發生化學變化（合理即可）
（3）8～24小時和32～48小時內自然光中紫外線強度不足，導致光觸媒催化效率降低（合理即可）
（4）選擇光觸媒的方法去除室內甲醛效果更好（合理即可）
【知識點】催化劑在化學反應中的作用
18．（2025·拱墅模擬）錦繡項目化小組開展“自制制氧機”的工程實踐活動。
【探秘原理】市場上的制氧機按制氧原理主要分三類：空氣分離制氧、電解水制氧和化學試劑制氧。
（1）某品牌制氧機以空氣為原料，當空氣經過分子篩時，氮氣和氧氣分離，獲得高濃度的氧氣，其微觀示意圖如圖甲所示。則該制氧機制得的“氧氣”屬于　 　(填“純凈物”或“混合物”)；
（2）若要通過分解反應制備氧氣，一定不能選用的反應物是____(填字母)；
A．氯酸鉀(KClO3) B．氯化銨(NH4 C．過氧化氫(H2O2)
（3）【自制制氧機】項目小組利用飲料瓶、吸管、輸液管等廢舊物品設計并制作了如圖乙裝置。
裝置中一個是制氧倉，放入制氧劑后可產生氧氣；另一個是加濕倉，氧氣經過該倉后變得清潔濕潤。則　 　瓶為加濕倉。
【答案】（1）混合物
（2）B
（3）A
【知識點】制取氧氣的原理；質量守恒定律及其應用；純凈物和混合物的區別
【解析】【分析】（1）只有一種物質組成純凈物，多種物質組成混合物；
（2）根據質量守恒定律可知，反應前后元素的種類保持不變；
（3）根據圖乙分析兩個瓶子在制取氧氣中的用途判斷。
【解答】 （1）根據圖片可知，空氣通過分子篩后，仍有少量氮氣分子存在，所以制得的氧氣中含少量氮氣，屬于混合物；
（2）由質量守恒定律可知，要通過分解反應制備氧氣，反應物中一定含有氧元素，而氯化銨不含氧元素；
故選B。
（3）加濕倉氧氣要通過長管進入水中，充分接觸潤濕后再由短管導出，因此選擇A瓶。
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專題4 氣體的制備與性質
氧氣的性質和用途主要在選擇題中結合二氧化碳考査:綜合命題主要結合氧氣的制取實驗，氧氣的制法主要考査發生裝置和收集裝置的選擇、儀器的選用與組裝、氧氣的檢驗與驗滿、發生裝置優缺點的分析判斷、實驗過程中的注意事項等。二氧化碳制取多為綜合性試題，結合氧氣考查，結合具體的條件選擇發生裝置和收集裝置，要熟記裝置選擇的考慮因素。氣體制取和收集裝置的選擇應根據制取氣體從原理上是否科學，嚴謹、合理，裝置上和操作中是否安全、簡便、現象是否明顯，藥品是否經濟、易得、環保節能等方面進行分析。制取氫氣在中考題也常出現。2024年浙江中考第16題、第25題都有考察，25年中考需要重視。
★重難點01： 氧氣制取
一、實驗室里制取氧氣的方法
分解雙氧水H2O2和加熱分解高錳酸鉀 或氯酸鉀KClO3 ，化學方程式為：
（1） （2） 。
（3） 。
固體加熱型 固液（液液）不加熱型
發生裝置
實驗步驟 查→裝→定→加→收→驗 查→裝→定→點→收→離→熄；
①查：檢查裝置的氣密性注意安裝順序：先從下到上，后從左到右。 ②裝：裝入藥品 ③定：固定試管 ④點：點燃酒精燈 ⑤收：用排水法收集 ⑥離：將導管移離水面 ⑦熄：熄滅酒精燈。 【諧音記憶: “茶-莊-定-點-收-利-息”】
排水法 （不易溶于水） 向上排空氣法 （密度比空氣大） 向下排空氣法 （密度比空氣小）
收集裝置
優點 ； 較干燥；
缺點 ； 不夠純凈；
驗滿方法 1.將帶火星的木條放在集氣瓶口，木條復燃(排氣法) 2.集氣瓶口出現大氣泡（排水法）
檢驗方法 ，木條復燃
注意 長頸漏斗末端要伸到液面以下(分液漏斗則不必) ①試管口略向下傾斜；②試管夾夾在離試管口1/3處；③實驗完畢，先移出導氣管，再熄滅酒精燈；④用KMnO4制O2時，試管口放一團棉花；
注意：
（1）在過氧化氫和氯酸鉀制取氧氣的反應中，用二氧化錳作為催化劑，它的作用是改變反應速度，本身的質量和化學性質在反應前后都 。
a）催化劑不一定加快反應速率，也有減慢反應速率。
b）催化劑的物理性質在反應前后可以改變。但化學性質和質量不變
c）催化劑在反應中可以參與反應而發生變化，但反應結束時又能轉化回原來的物質。
d）催化劑只影響反應速率，不影響最終產量。
e）催化劑在反應中起催化作用。同一反應可采用多種催化劑。
（2）為什么在試管口要放一團棉花？ 。
（3）為什么試管口要略向下傾斜？ 。
（4）為什么要來回移動酒精燈使試管受熱均勻？防止試管受熱不均而破裂。
（5）為什么剛出現氣泡時不能立即收集？為了排盡試管內的空氣，防止收集的氧氣不純 。
（6）什么時候才可以開始收集氣體？ 。
（7）集滿氧氣后，為什么要先從水槽中移出導管，再熄滅酒精燈？ 。
（8）為什么導管不能伸入試管太長？ 。
（9）為什么加熱前，試管外壁要保持干燥。加熱時，用酒精燈的外焰加熱，燈芯不能 碰到試管。結束時，熱的試管不能立即用冷水沖洗 。
（二）裝置的改進與評價：
（1）將固液常溫型裝置中的長頸漏斗換成分液漏斗或注射器(如圖A、圖B所示)，改進后裝置的優點是通過控制液體的滴加速度，從而控制反應速；
（2）C裝置的優點是能隨時控制反應的發生和停止。
總結：相比于高錳酸鉀或氯酸鉀，實驗室用過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣的優點是可隨時添加液體、反應不需要加熱、操作簡便等。
（三）檢查裝置氣密性的常見方法
A. 手捂（加熱）法：將導管的出口浸入水中，手握試管等容器，如果有氣泡從導管口逸出，放手后導管末端 ，表明裝置氣密性良好。
B. 液差（注水）法：從漏斗注入一定量的水，使漏斗下端浸沒，塞緊橡皮塞，夾緊彈簧夾后，繼續加水，使漏斗管內的液面高于瓶內液面，停止加水觀察。液面差不變，表明裝置氣密性良好。
（四）固體加熱型實驗裝置易錯處（圖為錯誤示范）：
1）試管口應 ；
2）導管應 ；
3）酒精燈應用 ；
4）鐵夾應夾在離試管口 處
5）火焰應加熱在試管 ；
6）高錳酸鉀制取氧氣試管口應 ；
7）排水收集時導管不能太長
（五）工業上用分離空氣制取氧氣
空氣冷凍分離法：是物理變化，只是利用各種成分的 沸點 不同，把氧氣從液態空氣中分離出來，屬于物理變化。
（六）典型氣體
氣體 收集方法 驗滿方法 檢驗方法
氧氣 排水法、 向上排空氣法 將帶火星的木條伸入集氣瓶，木條復燃，說明是氧氣
二氧化碳 向上排空氣法 將氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁，說明是二氧化碳
1．（2024·浙江）自發現加熱硝石可以產生氧氣以來，科學家進行了100多年的探索，發現了氯酸鉀（KClO3）與二氧化錳（MnO2）混合加熱這一經典制氧氣法，歷程如下：

（1）根據質量守恒定律可以推知，硝石中一定含有的元素為　 　。
（2）1772年，發現MnO2和濃硫酸反應制氧氣法，MnO2中Mn的化合價為　 　價。
（3）1832年，發現KClO3與MnO2混合加熱制氧氣法，反應前后MnO2的質量不變，但比單獨加熱KClO3產生氧氣的速率大，其中MnO2起　 　作用。
2．（2023·衢州）在醫院，吸氧的患者每小時消耗600L氧氣，費用為4元。實驗室制取氧氣的成本是多少呢？小科在圖甲裝置的錐形瓶中加入適量的二氧化錳和水，用注射器吸入20mL過氧化氫溶液并全部注入錐形瓶中，測得裝置的總質量變化如圖乙。
（1）上述過氧化氫溶液完全分解產生氧氣的質量是　 　g。
（2）根據實驗數據，通過化學方程式計算20mL過氧化氫溶液中溶質的質量。
（3）已知上述20mL過氧化氫溶液的成本為0.4元，若在實驗室用同樣的過氧化氫溶液制取600L氧氣（密度取1.4g/L），需要的成本是　 　元，可見在實驗時應節約藥品。（不計其它成本）
（4）小科連接圖甲和圖丙裝置，用注射器另取4mL同樣的過氧化氫溶液，通過直接測量氧氣的體積來計算成本。若不考慮導管對實驗的影響，以下分析正確的是____。
A．廣口瓶中的水面上有少量植物油，能防止氧氣溶于水
B．實驗前圖丙裝置中廣口瓶內的水量不會影響測量結果
C．讀數時量筒中的水面高于廣口瓶內的液面導致測得氧氣的體積偏小
D．測得氧氣的體積等于量筒中增加的水的體積減去加入的過氧化氫溶液的體積
★重難點02： 二氧化碳制取
一、二氧化碳的實驗室制備
(1)藥品：大理石(或石灰石) CaCO3與稀鹽酸。
一般不用其他藥品代替的理由：不能用H2SO4代替鹽酸，是因為H2SO4與CaCO3反應生成微溶的CaSO4會覆蓋在大理石的表面，阻止反應的繼續進行
(2) 原理：CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑。
(3)制取裝置如圖所示：
(4)收集：CO2密度比空氣大、能溶于水且與水反應生成碳酸，一般只用向上排空氣法收集CO2氣體。
(5)操作步驟：
①. 檢查裝置的氣密性；
②. 錐形瓶中加入大理石；
③. 連接好裝置，導管口接近瓶底處；
④. 長頸漏斗中加入稀鹽酸；
⑤. 用向上排空氣法收集氣體；
⑥. 用燃著的木條放在集氣瓶口驗滿。
⑦. 收滿蓋好毛玻璃片，將集氣瓶口向上放置。
(6)CO2氣體的驗證：將生成的無色、無味的氣體通入澄清的石灰水中，若澄清的石灰水變渾濁，則該氣體為CO2。反應的化學方程式為：CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O.
（二）二氧化碳的工業制法
（1）原料：石灰石（主要成分CaCO3）；
（2）原理：CaCO3 === CaO+CO2↑；
（3）設備：石灰窯
（三）實驗室制取氣體和收集氣體的裝置
發生裝置 收集裝置
固體與固體反應，需加熱 固體與液體反應，不用加熱 密度比空氣小，且不與空氣中的物質反應 密度比空氣大，且不與空氣中的物質反應 難溶于水，不與水反應
1．（2020·杭州）小金通過實驗室制取和牧集二氧化碳的方法獲得了一瓶二氧化碳氣體。接著利用這瓶二氧化碳氣體完成了圖示實驗觀察到蠟燭火焰自下而上依次熄滅。下列說法錯誤的是（　　）
A．實驗室制取二氧化碳的藥品為塊狀大理石和稀硫酸
B．實驗室可采用向上排空氣法收集二氧化碳
C．圖示實驗可說明二氧化碳密度比空氣大
D．圖示實驗可說明二氧化碳不支持蠟燭的燃燒
2．（2024·浙江）實驗室常用大理石（主要成分是CaCO3）與稀鹽酸制取二氧化碳。請回答：
（1）①圖1是兩種氣體發生裝置，各有優缺點。選擇其中一種并說明所選裝置的優點：　 　。
②檢查裝置A的氣密性時，將右側導管浸入水中，用手捂住試管，觀察到　 　，說明氣密性良好。
（2）在完成氣密性檢查后，裝入藥品，反應產生氣體。用向上排空氣法收集氣體，驗滿時，將燃著的小木條放在集氣瓶口，小木條熄滅。從燃燒條件看，小木條熄滅是由于　 　。
（3）在收集二氧化碳過程中，某同學進一步探究了集氣瓶內氧氣體積分數對瓶口小木條燃燒情況的影響。多次實驗后發現氧氣體積分數降到8%左右時小木條熄滅。其中一組實驗數據如圖2，在該實驗條件下，要使二氧化碳體積分數達到90%，需在小木條熄滅后，再收集　 　秒。
★重難點03： 氣體的干燥和凈化
1.氣體凈化
吸收劑 可吸收的氣體雜質 凈化裝置
水 易溶性氣體，如HCl、NH3等
強堿(NaOH)溶液 CO2、HCl、H2S、SO2、Cl2等
飽和碳酸氫鈉溶液 CO2氣體中混有的HCl、SO2氣體
堿石灰(NaOH＋CaO) CO2、H2O(氣)、HCl等
灼熱氧化銅 H2、CO
灼熱的銅網 O2
2.氣體干燥
干燥劑 可干燥的氣體 不能干燥的氣體 干燥裝置
酸性 濃硫酸 O2、CO2、CH4、N2、HCl、SO2等 NH3
堿性 生石灰、堿石灰、固體氫氧化鈉 O2、H2、CO、CH4、N2、NH3 CO2、HCl、H2S、SO2
中性 無水氯化鈣 除NH3以外的所有氣體 NH3
1．（2022·浙江）已知木炭粉和 Fe2O3反應的化學方程式為 某同學設計一個實驗，證明氧化鐵中含有氧元素，并測定氧化鐵中氧元素的質量分數，實驗裝置如圖所示。
（1）實驗中，盛放澄清石灰水的燒杯中出現的現象是　 　。
（2）實驗中通入的氣體是純凈干燥的 N2，寫出不用空氣的主要理由：　 　，實驗也不能用潮濕的氮氣，原因是　 　。
（3）如用3.2g氧化鐵與木炭粉的混合物反應，測得澄清石灰水增重1.32g，則氧化鐵中氧元素的質量分數為　 　。
2．（2020·金華·麗水）除H2、CO能還原氧化銅外，CH4及其它一些具有還原性的氣體也能與氧化銅發生反應。如：加熱時，CH4能與CuO反應生成Cu、CO2和H2O。某拓展小組同學設計了如圖所示實驗裝置(夾持裝置省略)，分別對有關氣體問題進行探究。請按要求回答相關問題。
（1）【探究Ⅰ】對已知氣體性質的探究。
將CH4氣體按如圖所示裝置進行規范實驗，可觀察到的實驗現象有　 　(填序號)；
①A裝置中的黑色粉末變成光亮的紅色物質
②B裝置中的固體由白色變藍色
③C裝置中溶液變渾濁
（2）【探究Ⅱ】對氣體組成的探究。
氣體X可能由H2、CH4中的一種或兩種組成，同學們按如圖所示實驗裝置對其組成進行探究。
①C裝置中溶液變渾濁，可證明氣體X中含有　 　；
②根據B裝置中的固體由白色變藍色的現象，得出氣體X中含有H2的結論，請對此結論作出評價，并說明理由　 　。
（3）【探究Ⅲ】對未知氣體的探究。
將某火箭燃料X通過如圖所示裝置，觀察到A裝置中的黑色粉末變成光亮的紅色物質；B裝置中的固體由白色變藍色，C裝置中溶液不變渾濁。C中導出的氣體是空氣中含量最多的物質。已知燃料X是由2種元素組成的純凈物，其相對分子質量為32。根據現象及信息推斷并寫出：A裝置中發生反應的化學方程式為　 　。
1．（2024·寧波模擬） 現在實驗室有兩份質量相等的氯酸鉀樣品，一份(a)中加入少量高錳酸鉀和二氧化錳混合物，另一份(b)中不加其他物質，再分別同時加熱至完全反應，放出氧氣的質量(m)與反應時間(t)的關系圖正確的是 (　　)
A． B． C． D．
2．（2024·余姚模擬）用如圖裝置檢驗人體呼出氣體成分的說法錯誤的是 (　　)
A．用裝置甲檢驗時，呼出氣體應從a 口進入
B．實驗中澄清石灰水變渾濁說明呼出氣體中含有二氧化碳
C．用氫氧化鈉溶液替換澄清石灰水不能達到實驗目的
D．連通b、c 后可檢驗呼出氣體中的水蒸氣和二氧化碳
3．（2024·杭州模擬）某研究性學習小組利用如圖所示的裝置進行CO還原 的實驗，并檢驗該反應的氣體生成物，已知一氧化碳發生裝置產生的氣體中混有雜質( 和水蒸氣。下列說法正確的是 (　　)
A．B裝置玻璃管內發生的是置換反應
B．該實驗結束后應先停止通CO，再熄滅B處酒精噴燈
C．若去掉C裝置，則無法證明CO和Fe2O3發生了反應
D．若無A裝置，該實驗無法達到檢驗氣體生成物的目的
4．（2024·金東二模）現有 CO和CO2混合氣體，為了回收利用兩種氣體，某科學興趣小組設計了如圖所示的實驗裝置，混合氣體通入該裝置后可達到下列目的：①檢驗CO2氣體，②分離CO和CO2混合氣體， ③干燥CO2或CO氣體。實驗所提供的試劑有：稀鹽酸、濃硫酸、氫氧化鈉溶液、澄清石灰水。請你完成下列問題：
（1）若要達成上述實驗目的， 甲瓶中盛放的試劑應為　 　。
（2）分離得到氣體的先后順序是　 　。
5．（2024·余姚模擬）納米鐵因其獨特的性質而被用于一些特殊領域。制備納米鐵的方法較多，利用甘蔗渣等材料的化學還原法是常用制備方法之一，主要制備步驟如下：
①將烘干并粉碎的甘蔗渣(主要成分為纖維素)浸入 FeCl3 溶液，甘蔗渣上的堿性物質與吸附在表面上的 Fe3+反應生成Fe2O3。
②將帶有 Fe2O3的甘蔗渣放入石英管式爐內，并向爐內通入一段時間的氮氣。
③將石英管式爐加熱至 900℃，并控制適宜的氮氣流速，使纖維素碳化、Fe2O3 被炭還原為單質鐵。
④反應完全并自然降溫后，將納米鐵固體粉末轉移至充滿氮氣的保存箱儲存。
（1）裝置A 石英管式爐內 Fe2O3被還原的化學方程式為　 　。
（2）裝置B的作用是吸收反應生成的大量氣體，則裝置中為　 　溶液。
（3）開啟升溫程序前通入氮氣的目的是　 　。
6．（2025九下·溫州模擬）小明在實驗室里用高錳酸鉀固體制取氧氣。
（1）用排空氣法收集氧氣時，可選擇收集裝置B和C中的　 　；
（2）為了防止加熱時試管內物質進入導管，應在試管口　 　；
（3）用排空氣法收集氧氣時，驗滿的操作方法是　 　。
（4）小明用排水法收集兩瓶氧氣正放在桌面上。收集甲瓶時將水全部排完，收集時乙瓶將水排出一半；蓋好毛玻片。小明發現，甲瓶口毛玻片比乙更容易滑動，原因是　 　。
7．（2024·溫州三模）小明發現，在利用雙氧水制取氧氣的實驗過程中，會看到不斷翻騰的黑色懸浮液，看不到氣泡產生。同時，為對比反應前后二氧化錳的質量變化，須經過濾分離，其操作繁瑣、耗時長。已知水泥對過氧化氫分解無影響，且能具有一定固定作用。小明利用二氧化錳和水泥制取混合塊，并利用如圖所示裝置探究水泥和二氧化錳最佳質量比。
①按表1分別稱取二氧化錳與水泥，將其混合均勻，經處理后分別形成0.4克塊狀固體。
②按圖所示安裝裝置，并檢查氣密性。
③取混合物置于圓底燒瓶，打開分液漏斗活塞，使雙氧水與混合物接觸反應。
④打開活塞，收集氧氣。
⑤記錄一定時間收集到的氧氣體積，并取出固體塊烘干，稱量其質量。
試驗編號 水/二氧化錳 4分鐘收集氧氣的體積/毫升 反應后混合固體質量/克
一 3：1 16 0.4
二 2：1 24 0.36
三 1：1 49 0.39
四 1：2 65 0.4
五 1：3 70 0.37
（1）步驟②中檢查氣密性的方法是：　 　。
（2）為了準確收集氧氣的體積，請選擇步驟④中收集氧氣的方式____。
A．觀察到均勻氣泡時，將導管伸入量筒收集氧氣
B．立即將導管伸入量筒，收集氧氣
（3）為了更加快速收集氧氣并能更加方便驗證催化劑的性質，請你談談水泥與二氧化錳的混合的最佳比例，并說明理由：　 　。
8．（2025·舟山月考）某同學用下圖所示的簡易裝置在實驗室制取二氧化碳并驗證其性質。
（1）實驗室制取二氧化碳，液體X應為　 　。
（2）右圖虛線框內，應選用圖中的　 　(選填“A”或 “B”)收集裝置；
（3）圖中銅制燃燒匙可在試管內上下移動，此裝置與將大理石直接放入液體X中相比，其主要優點是　 　。
（4）將產生的氣體通入到石蕊溶液中可以觀察到　 　。
9．（2025·臺州模擬）用排空氣法收集二氧化碳時，常用燃著的木條來檢驗二氧化碳是否集滿。如果瓶口的木條熄滅，瓶內的氣體都是二氧化碳嗎 某同學利用如圖1裝置制取一瓶二氧化碳并進行研究。以下是他的實驗步驟：
① ；
②在錐形瓶中加入塊狀大理石；
③打開止水夾，向長頸漏斗中加入適量稀鹽酸；
④一段時間后，把燃著的木條放在集氣瓶口，觀察到燃著的木條熄滅。
請回答下列問題：
　 實驗1 實驗2 實驗3 實驗4
水占集氣瓶容積的體積分數a% 40% 30% 29% 28%
燃燒木條狀況 熄滅 熄滅 繼續燃燒 繼續燃燒
（1） 補充完整實驗步驟①：　 　。
（2）實驗時，長頸漏斗的末端處于液面下，目的是　 　。
（3）為了檢測驗滿后集氣瓶中的氣體是否都是二氧化碳，該同學將集氣瓶倒扣在氫氧化鈉溶液中，如圖2所示。過一段時間后，觀察到　 　現象，證明了集氣瓶中還有空氣。
（4）查閱資料獲知，木條能否繼續燃燒是由容器內氧氣的體積分數決定的。該同學在集氣瓶中裝入一定體積的水，如圖3所示，然后用純凈的二氧化碳氣體替換了瓶中的水，再用燃燒的木條檢驗，結果如表所示。則集氣瓶中氧氣體積分數小于　 　時，燃著的木條就會熄滅。 (空氣中氧氣體積分數取20%)
10．（2025九下·浙江月考）實驗室常用大理石(主要成分是( 與稀鹽酸制取二氧化碳。請回答：
（1）圖1是兩種氣體發生裝置，裝置B相對于裝置A的優點是　 　。
（2）探究是否可用排水集氣法收集到 利用傳感器對是否可用排水集氣法收集到展開探究，實驗裝置如圖2所示：
【實驗步驟】
①按實驗裝置圖2組裝儀器。
②用壓強傳感器自帶的注射器通過活塞A 向三頸燒瓶注入50mL 空氣，并一直壓住注射器，若壓強傳感器的讀數　 　(填“持續上升”或“保持不變”或“不斷下降”)，證明裝置氣密性良好。
③打開活塞A，將注射器中的稀鹽酸迅速注入儀器b中，反應一段時間后，收集滿CO2后迅速關閉活塞A，并用止水夾夾住導氣管B處。
④用壓強傳感器自帶的注射器通過活塞A 向三頸燒瓶中注入 觀察兩分鐘之內體系的壓強變化如圖3所示。
【總結與拓展】
⑤圖3中，30s后體系壓強瞬間增大，之后到100秒壓強又逐漸減小，請寫出壓強逐漸減小的原因　 　。
⑥經過測算，消耗CO2的量約為收集到的CO2總量的0.53%，因此排水集氣法　 　(填“可以”或“不可以”)收集到CO2氣體。
11．（2025九下·蕭山模擬）思維模型的建構方便解決問題、促進深度學習。某科學研究小組在老師的指導下對解決“混合氣體檢驗”類問題建構了如下思維模型：
【模型應用】下水道氣體可能含有H2、CO、CO2、CH4四種氣體中的一種或幾種，此研究小組對此進行了相關實驗。
（1）【收集氣體】用大塑料瓶裝滿水，打開瓶蓋用繩子吊入下水道中，用鐵鉤將塑料瓶倒轉，使水完全流出，然后將塑料瓶提到井口并迅速蓋緊瓶蓋備用，該操作是用　 　法收集氣體。
【進行實驗】將瓶中的氣體依次通過如圖1所示的裝置(堿石灰為NaOH和CaO的混合物，假設每個裝置內都充分反應或吸收)， 并觀察現象。
（2）【實驗分析】
裝置①中澄清石灰水變渾濁，說明該下水道氣體成分　 　。
（3）裝置②的設置屬于上述思維模型中的　 　環節。
（4）圖1中的④是由圖2中的兩個裝置組合而成，請在空格中按順序填入裝置的導管編號，將裝置補充完整：氣體燃燒裝置→　 　→尾氣處理裝置。通過測量濃硫酸和氫氧化鈉溶液的質量變化，判斷出了剩余體的成分。
12．（2024·杭州模擬）某課外小組的同學們收集了一些含有CO和CO2的廢氣，為了確認這種廢氣的組成，他們在實驗室按圖1中裝置進行了實驗。
（1）為了將氧化鐵還原成鐵，C、E點燃的順序是　 　。
（2）該小組同學認為廢氣中的一氧化碳可以利用，于是設計如圖2裝置替代圖1中的框線內裝置，來除去廢氣中的二氧化碳，并收集一瓶一氧化碳，準備進行后續的探究，則瓶內盛放的液體是　 　。
（3）該組同學通過上述實驗得到C中完全反應后減少0.32g，集氣瓶中的氣體質量為0.44g。請計算原廢氣中CO的質量為　 　。
13．（2024·寧波一模）過碳酸鈉（Na2CO4）跟鹽酸反應的化學方程式為：2Na2CO4+4HCl＝4NaCl+2CO2↑+O2↑+2H2O。在過碳酸鈉商品中一般都含有Na2CO3，為測定它的純度，取一定量的樣品和鹽酸反應，通過測定產生O2的體積，能夠運算出Na2CO4的含量。
（1）依照如圖提供的儀器，組裝一套測定商品過碳酸鈉純度的實驗裝置。其中裝置④的作用是 　 　。
（2）若在實驗中稱取1.22g樣品進行測定，已知常溫下O2的密度約為1.42g/L，實驗室有50mL、100mL、150mL三種規格的量筒，該實驗所用量筒的規格為 　 　，其理由是：　 　。
14．（2025·衢州模擬）如圖是進行一氧化碳與氧化銅反應的改進裝置。請回答：
（1）圖中A裝置的名稱是　 　。
（2）實驗中利用了CO的　 　(選填“氧化性”或“還原性”)。
（3）實驗中發現試管和燒杯中的飽和澄清石灰水均變渾濁，則燒杯中的澄清石灰水變渾濁的原因是　 　。
（4）資料1：實驗過程中，一氧化碳和氧化銅反應不僅能生成銅，還可能生成中間產物氧化亞銅(紅色固體)；資料2：氧化亞銅能與稀鹽酸(或稀硫酸)反應生成藍色溶液。
為探究反應生成的紅色固體中是否含有氧化亞銅，小科進一步設計實驗方案：待充分反應使黑色粉末全部消失，冷卻后取出反應后的樣品于試管中，　 　。(請補全實驗方案，寫出具體的操作方法和判斷的依據)
15．（2024·溫州三模）鐵是人類社會使用最廣泛的金屬。圖1是實驗室模擬工業煉鐵的裝置。
（1）利用裝置 A 制備 CO，反應原理是該加熱方式相較于用酒精燈加熱的優點是　 　。(寫1點)
（2） 裝置E 的作用是　 　。
（3）加熱時C玻璃管中剩余固體質量隨溫度變化的曲線如圖2。據圖分析：若反應溫度600℃（4）為提高鐵的產率，可采取的措施是　 　。
16．（2025九下·東陽模擬）制氧機有膜分離、變壓吸附等制氧方式。膜分離制氧用到的膜材料有陶瓷、聚苯胺等，其中混合導電陶瓷分離膜的工作原理示意如圖甲。變壓吸附制氧常用的吸附劑是沸石分子篩。科研人員在一定條件下分別將N2、O2通過某種沸石分子篩，測定其對N2、O2的吸附情況、結果如圖乙 (縱坐標數值越大，代表吸附量越大)。吸氧對于缺氧人群有一定作用，但健康人短期內高流量吸氧會對機體造成不良影響，因此不能盲目吸氧。
請回答下列問題：
（1）變壓吸附制氧的原理是　 　(填“物理變化”或“化學變化”)。
（2）圖甲中，表示氧分子變成氧原子的是　 　 (填“Ⅰ” “Ⅱ”或“Ⅲ” )。
（3）由圖乙可知，25℃時吸附壓越大越有利于分離N2和O2，證據是　 　。
（4）從使用的安全角度，吸氧時，應避免吸煙或接近任何火源，原因是　 　。
17．（2025·溫州模擬）新裝修的房屋會釋放出甲醛，除開窗通風還可用活性炭或光觸媒輔助去除室內甲醛。“光觸媒”是一種納米級材料，具有強烈的催化分解功能。圖1就是“光觸媒”技術應用于分解甲醛、氨氣、甲苯等有害物質的原理圖，在紫外線（陽光）照射下，光觸媒催化甲醛分解為和。小溫想知道在相同條件下，活性炭與光觸媒去除室內甲醛的效果如何，于是開展了實驗探究。實驗在自然光照的密閉室內進行，上午9時準時啟動，相關數據見圖2。請回答以下問題：
（1）“光觸媒技術”可將污染物轉化為水和二氧化碳，依據圖1寫出該反應的條件：　 　。
（2）從物質的性質和變化的角度分別分析活性炭和光觸媒去除甲醛的原理：　 　。
（3）在光觸媒的實驗中，實驗8~24小時和32~48小時兩個時間段內，甲醛濃度均沒有明顯下降，結合光觸媒去甲醛的原理，分析其原因是　 　。
（4）根據該實驗結果，請提出能提高去除室內甲醛效率的一條合理建議：　 　。
18．（2025·拱墅模擬）錦繡項目化小組開展“自制制氧機”的工程實踐活動。
【探秘原理】市場上的制氧機按制氧原理主要分三類：空氣分離制氧、電解水制氧和化學試劑制氧。
（1）某品牌制氧機以空氣為原料，當空氣經過分子篩時，氮氣和氧氣分離，獲得高濃度的氧氣，其微觀示意圖如圖甲所示。則該制氧機制得的“氧氣”屬于　 　(填“純凈物”或“混合物”)；
（2）若要通過分解反應制備氧氣，一定不能選用的反應物是____(填字母)；
A．氯酸鉀(KClO3) B．氯化銨(NH4 C．過氧化氫(H2O2)
（3）【自制制氧機】項目小組利用飲料瓶、吸管、輸液管等廢舊物品設計并制作了如圖乙裝置。
裝置中一個是制氧倉，放入制氧劑后可產生氧氣；另一個是加濕倉，氧氣經過該倉后變得清潔濕潤。則　 　瓶為加濕倉。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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