3.1空气与氧气（第1课时）（分层作业）八年级科学下册（浙教版）

3.1空气与氧气第1课时（分层作业）【基础达标】1．对下列实验中出现的“现象”分析，不合理的是（）A．实验室测定空气中氧气含量，结果大于五分之一：红磷燃烧时未夹紧弹簧夹B．过滤后滤液仍然浑浊：滤纸未紧贴漏斗壁C．用量筒量取25mL稀盐酸，结果偏少：俯视读数D．实验室用高锰酸钾制取氧气，水槽内水变红：试管口未塞棉花【答案】B【解析】A、实验室测定空气中氧气含量，结果大于五分之一，可能是红磷燃烧时未夹紧弹簧夹，空气在实验过程中逸出，分析合理，不符合题意；B、过滤操作时，凡是不经滤纸的过滤就直接进入滤液的操作，都能造成滤液浑浊；滤纸没有紧贴漏斗内壁，不会造成滤液仍旧浑浊，只是影响过滤速率，分析不合理，符合题意；C、用量筒量取25mL稀盐酸，若俯视读数，量取的液体较少，分析合理，不符合题意；D、实验室用高锰酸钾制取氧气，水槽内水变红，可能是因为试管口未塞棉花，高锰酸钾粉末随气体进入水槽，分析合理，不符合题意。故选B。2．暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来源于铁粉的氧化。甲同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图1所示，实验后测得集气瓶（容积为250mL）中水的体积为65ml（铁粉生锈消耗的水忽略不计）。乙同学利用传感器实时测定该装置集气瓶中的压强、温度和氧气浓度变化，绘制成如图2所示的曲线变化趋势图。下列说法错误的是（）A．x曲线表示的是温度变化B．暖宝宝贴内铁粉氧化过程中，温度计的读数不断升高C．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为19.6%D．图2中DE段对应的变化进程是水倒吸进集气瓶【答案】B【解析】A、X曲线先升高后降低至原刻度，表示的是温度变化，说法正确；B、暖宝宝贴内铁粉氧化过程中，该反应是放热反应，温度计的读数不断升高，完全反应后，温度计的读数下降，恢复到常温，说法错误；C、本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为：，说法正确；D、图2中DE段对应的变化进程是水倒吸进广口瓶，这是因为随着水的进入，瓶内气压增大至反应以前，说法正确。故选：B。3．做空气中氧气含量测定的实验装置如图。下列有关说法正确的是（）

A．选用红磷是因为可以与O2反应，生成固态的P2O5，几乎耗尽瓶内氧气B．燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭C．燃烧匙中的红磷越多，水位上升越高D．本实验可以证明空气中含有N2、O2、CO2和稀有气体【答案】A【分析】在装有空气的密闭容器中，欲用燃烧法测定空气中氧气含量，所选除氧剂要具备以下特征：本身能够在空气中燃烧（只能与空气中的氧气反应）；本身的状态为非气体；生成物为非气态。该实验一般要注意以下几点：①装置的气密性好；②所用药品必须是足量；③读数时一定要冷却到原温度，据此进行分析解答。【解析】A、选用红磷是因为可以与O2反应，生成固态的P2O5，几乎耗尽瓶内氧气，使瓶内压强减小，A说法正确。B、硫在空气中燃烧生成二氧化硫气体，虽除去氧气，却没有形成压强差，B说法错误。C、水位上升的高度取决于被消耗氧气的体积，红磷再多也是没用的，C说法错误。D、本实验证明空气中含有氧气和其它气体，D说法错误。故选A。4．为测定空气中氧气的含量，某同学将教材实验进行改进，改进后的实验装置如图所示，（部分夹持装置已忽略），实验时引燃红磷后便熄灭酒精灯。下列有关改进实验的说法不正确的是（）

A．红磷燃烧的化学方程式可以表示为：B．待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，注射器活塞向右移动C．实验结束后试管内气体的主要成分为氮气D．改进后的装置能减少测量误差，且对环境更友好【答案】B【解析】A、红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式可以表示为：，故选项说法正确；B、待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，注射器内压强变小，所以注射器活塞向左移动，故选项说法错误；C、实验结束后试管内气体的主要成分为氮气，氧气与红磷反应，故选项说法正确；D、改进后的装置能减少测量误差，且对环境更友好，故选项说法正确。故选B。5．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。下列描述与事实不相符的是（

）A．汤姆生发现了比原子小得多的电子 B．卢瑟福提出原子核式结构模型C．法拉第发现了电流周围存在磁场 D．拉瓦锡通过实验测定空气中氧气的大致含量【答案】C【解析】A．汤姆生发现了比原子小的多的带负电的电子，揭开了原子具有结构的秘密，在原子结构中，原子核带正电，核外电子带负电，它们在数量上相等，不符合题意；B．1911年由卢瑟福提出原子核式结构模型，又称“有核原子模型”、“原子太阳系模型”、“原子行星模型”、“原子核式模型”，不符合题意；C．1831年10月17日，英国著名的物理学家法拉第在实验中发现并系统描述了电磁感应现象，电流周围存在磁场是丹麦物理学家奥斯特发现的，符合题意；D．拉瓦锡通过实验测定了空气中氧气的大致含量，不符合题意。故选C。6．下列设计方案可行，化学方程式书写及其反应类型都正确的是（

）A．测定空气中氧气的含量氧化反应B．测定空气中氧气的含量化合反应C．电解水：分解反应D．工业制取氧气：分解反应【答案】C【解析】A、测定空气中氧气的含量的原理是利用可燃物燃烧消耗密闭容器的氧气，生成固体，使密闭容器内压强减小，大气压将水压向容器，进入容器水的体积为消耗氧气的体积。碳在空气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳是气体，反应后容器内的气压不降低，水不能倒流，不能测定空气中氧气含量，错误；B、磷在空气中燃烧生成五氧化二磷固体，根据A选项分析，设计方案可行，但化学方程式没有配平，正确的化学方程式为：，该反应是由两种物质生成一种物质的反应，属于化合反应，错误；C、电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，反应的化学方程式为：，该反应是由一种物质生成两种物质的反应，属于分解反应，正确；D、工业制取氧气是利用空气中的氧气和氮气的沸点不同，将氧气和氮气分离，在此过程中，只是物质的状态发生改变，没有新物质生成，属于物理变化，不属于化学变化，错误。故选C。【巩固提升】7．某同学利用白磷燃烧测定空气中氧气的含量（如图所示），选用50mL的试管作反应容器和量程体积足够大且润滑效果很好的针筒注射器，将足量的白磷放入试管后，用橡皮塞塞紧试管并夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束后等到试管冷却后松开弹簧夹，观察现象。（1）正式开始实验前，该兴趣小组同学打开弹簧夹，将注射器活塞从20mL刻度处推至17mL处，然后松开活塞观察到活塞返回至20mL刻度处，该操作的主要目的是。（2）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束等到试管冷却后再松开弹簧夹，中间的连接管内空气体积忽略不计，若实验成功，可观察到活塞前缘最终停留在mL刻度处。【拓展延伸】为了帮助同学们更好地理解测定氧气含量的实验原理，老师利用传感器技术定时测定了实验装置（如图1）内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线变化趋势如图2所示。（3）X曲线表示压强变化趋势，Y曲线表示。（4）结合Y、Z两条曲线，解释图2中AB段压强变化的原因。【答案】检查装置气密性10温度的变化趋势白磷燃烧放热导致气压增大幅度大于氧气减少导致气压减小的幅度【解析】（1）正式开始实验前，该兴趣小组同学打开弹簧夹，将注射器活塞从20mL刻度处推至17mL处，然后松开活塞观察到活塞返回至20mL刻度处，该操作的主要目的是检查装置气密性；（2）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束等到试管冷却后再松开弹簧夹，中间的连接管内空气体积忽略不计，若实验成功，可观察到活塞前缘最终停留在20mL50mL×=10mL刻度处；（3）X曲线表示压强变化趋势，Y曲线表示温度的变化趋势，是因为白磷燃烧放热水中温度升高，完全反应后不再放热，温度逐渐降低至原温度；（4）图2中AB段压强变化的原因是白磷燃烧放热导致气压增大幅度大于氧气减少导致气压减小的幅度。8．小科设计如图所示的实验装置来同时完成燃烧条件的探究和空气中氧气含量的测定。装置中注射器活塞与内壁摩擦非常小，可忽略不计。查阅资料发现：①当容器内的氧气浓度低于一定值时，白磷无法继续与氧气反应。②“暖宝宝”能耗尽容器中少量的氧气。实验操作步骤如下：步骤1：检查装置气密性；步骤2：将盛有足量白磷的燃烧匙放入空集气瓶中，塞紧塞子，白磷不燃烧步骤3：打开集气瓶塞子，往瓶中倒满80℃的热水，并塞紧塞子，白磷仍然不能燃烧；步骤4：打开K1和K2，通过注射器从b管抽水，当注射器中水量达到V1毫升时，瓶中液面低于燃烧匙底部，此时立即关闭K1、K2，发现瓶中白磷燃烧；步骤5：待整个装置冷却至室温时，打开K2，发现注射器中的水剩余V2毫升。（1）步骤进行对照，说明白磷燃烧需要的条件是充足的氧气；（2）写出白磷和氧气反应的文字表达式：。

（3）该实验测得空气中氧气的含量为。（用V1、V2来表示）（4）小科多次重复实验后，测得空气中氧气的体积分数远大于21%，原因是。【答案】3、4白磷＋氧气五氧化二磷没有控制温度恢复到80℃来测量体积【解析】（1）对比实验，必须控制变量，当只有一个条件不同时，才可对比出该条件对实验结果是否有影响。步骤3、4进行对照，说明白磷燃烧需要的条件是充足的氧气；（2）白磷和氧气反应生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：白磷＋氧气五氧化二磷。

（3）瓶中消耗氧气的体积等于注射器中减少的水的体积，所以该实验测得空气中氧气的含量为：。（4）小科多次重复实验后，测得空气中氧气的体积分数远大于21%，原因是：没有控制温度恢复到80℃来测量体积，当温度较高时，气体发生膨胀，压强差偏小，导致测定结果偏小。9．用图1所示实验装置测定空气中氧气含量，图2是实验过程中广口瓶内压强变化曲线。

（1）图2中BC段气压变化的原因是，DE段气压变化的原因是。（2）实验前广口瓶内空气体积为V，烧杯中水的体积为V1，实验后烧杯中剩余水的体积为V2。计算空气中氧气体积分数的表达式为。（用V、V1、V2表示）（3）该实验不能将红磷换成铁丝，原因是。【答案】红磷燃烧导致气体膨胀增多的压强大于氧气消耗导致气压减小的压强打开止水夹，水进入集气瓶铁不能在空气中燃烧【解析】（1）图2中BC段气压变化的原因是红磷燃烧导致气体膨胀增多的压强大于氧气消耗导致气压减小的压强；DE段气压变化的原因是打开止水夹，水倒流至集气瓶中，气体的体积减小，气压增大；（2）空气中氧气体积分数的表达式为；（3）该实验不能将红磷换成铁丝，原因是铁不能在空气中燃烧。10．用来测定空气成分的方法有很多，如图1所示的是小明用红磷在空气中燃烧的测定方法。请按要求填空：（1）在空气中点燃燃烧匙中的红磷，并迅速插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，此时看到的主要现象是。（2）当红磷燃烧完毕，集气瓶冷却到室温后打开弹簧夹，观察到水沿导管进入集气瓶。出现该现象的原因是。（3）若实验中测得氧气的体积分数小于五分之一，造成此误差的原因可能是（写出一条）。（4）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图2所示）。你认为改进后的优点是，上述实验中的红磷（填“能”或“否”）用木炭或铁丝代替红磷，为什么？（选择一种物质叙述原因）。【答案】红磷燃烧生成了大量白烟红磷燃烧消耗了氧气，瓶内压强减小，外界大气压把水压入装置漏气；红磷量不足；没有冷却到室温就打开弹簧夹等（合理即可）实验数据准确，减少空气污染（合理即可）否木炭燃烧的产物是气体，瓶内压强不变；（铁丝在空气中不能燃烧）【解析】（1）在空气中点燃燃烧匙中的红磷，并迅速插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，此时看到的主要现象是红磷燃烧生成了大量白烟；（2）当红磷燃烧完毕，集气瓶冷却到室温后打开弹簧夹，观察到水沿导管进入集气瓶。出现该现象的原因是红磷燃烧消耗了氧气，瓶内压强减小，外界大气压把水压入；（3）测定结果偏小是由于反应结束后集气瓶内的气压偏大，可能是氧气没有完全消耗或温度偏高或有空气进入，具体的原因可能是红磷不足或没有冷却到室温读数或装置漏气等；（4）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图2所示）。红磷在集气瓶内点燃。改进后的优点是实验数据准确，减少空气污染（合理即可），上述实验中的红磷不能用木炭或铁丝代替红磷，木炭燃烧的产物是气体，瓶内压强不变；（铁丝在空气中不能燃烧）。【链接中考】11．（2022浙江宁波一模）暑假期间，小思从余姚出发前往西藏旅游。在海拔3300m、气温为9%C的民宿中，他发现随带的食品“膨胀了”。请根据空气的组成成分和大气压强的相关知识，判断下列说法正确的是（）

A．氮气常作为膨化食品的保护气，因为氮气化学性质稳定B．随海拔高度的增加，大气压强会减小，气温会升高C．随海拔高度的增加，大气变稀薄，氧