初中化学空气科学探究题专题训练含答案姓名：__________班级：__________考号：__________
一、科学探究题（共11题）
1、“像保护眼睛一样保护生态环境，像对待生命一样对待生态环境”。同学们对身边的空气质量开启了项目型学习的探究之旅。
任务一：查阅空气质量日报
2021年3月15日北京空气质量级别是______；首要污染物是______。
任务二：分析当日空气质量形成原因
（倍息检索）2021年3月15日8时，中央气象台发布升级预警：预计今天白天到夜间，北京等12省将出现明显的沙尘天气，部分地区有沙尘暴。中央气象台称，这是近10年来我国遭遇强度最强的一次沙尘天气过程，沙尘暴范围也是近10年最广。
（表达交流）下列有关沙尘暴形成的主要条件说法正确的是______。
A．强风是沙尘暴产生的动力
B．沙、尘源是沙尘暴的物质基础
C．干旱少雨、气温偏高是沙尘形成的气候背景
D．乱垦滥伐使植被破坏、土地沙化迅速扩展是沙尘形成的人为原因
（能力提升）沙尘天气应尽量停留在室内，请写出一条室内或出行防御沙尘措施______。
任务三：探究沙尘对空气中氧气含量的影响
（资料收集）发热贴发热原理：铁粉与氧气反应生锈放热，其中辅助成分不与氧气反应
（装置设计）同学们将课堂实验（图a）重新设计（图b），利用生活中常见的发热贴欲测定沙尘天气中空气中的氧气含量。
（进行实验）用集气瓶（有效容积为242mL）取空气样品，塞紧胶塞，观察到温度计的示数明显增大：待______，打开弹簧夹，观察到量筒内水面下降了48mL，由此可知该空气样品中氧气的体积分数约为______。
（反思评价）
（1）图a中反应的符号表达式为______。
（2）与图a相比，图b的优点______，为证明图b中发热贴与氧气发生了反应，可在反应后进行的简单实验操作是______。
2、（空气占）时，就能使带火星的木条复燃．那么，使带火星的木条复燃的氧气浓度的最低值是多少呢？
小亮对此展开探究．
第一组实验：取个集气瓶，编号为①~⑤，分别装入占总容积，，，的水．用排水法收集氧气，恰好把个集气瓶中的水排出去，将带火星的木条依次插入个集气瓶中，记录实验现象．小亮在第一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验，三组实验的数据和现象见下表：
第一组 第二组 第三组 集气瓶编号 ① ② ③ ④ ⑤ ① ② ③ ④ ⑤ ① 收集的氧气占总容积的体积分数/% 10 20 30 40 50 31 33 35 37 39 34 带火星的木条的状况 微亮 亮 很亮 复燃 复燃 很亮 很亮 复燃 复燃 复燃 很亮
（1）写出一个实验室制取氧气的文字表达式：______．
（2）用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠？______（填“是”或“否”）．
（3）集气瓶中氧气的体积分数=收集的氧气占容积的体积分数+瓶中空气占容积的体积分数_______%
（4）收集的氧气占容积的体积分数最低为______%时，可使带火星的本条复燃，这时集气瓶中氧气的体积分数为______%．（计算结果保留整数）
（5）用带火星的木条直接检验过氧化氢受热分解产生的氧气时，往往难以复燃，这是由于加热生成氧气的同时产生大量水蒸气所致，此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如图所示．若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的本条复燃，应将加热过氧化氢的最高温度控制在______．
（6）采取“半值法”探究能减少实验次数．例如，第一组实验若按③和④的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的氧气占容积的体分数应在①②⑤的实验．同理，第二组可以省去的实验编号为______
3、?某化学兴趣小组进行了如下探究，请你填答相关空格。
【提出猜想】猜想I:蜡烛燃烧把集气瓶内的氧气耗尽，导致蜡烛熄灭。
猜想II:蜡烛燃烧随集气瓶内氧气含量降低而变弱，放出的热量减少，使温度降至蜡烛的着火点以下，导致蜡烛熄灭。
猜想Ⅲ:蜡烛燃烧产生的二氧化碳能灭火，导致蜡烛熄灭。
【进行实验】小组设计如下图所示的实验装置，并进行实验来验证猜想。
实验操作 实验现象 点燃蜡烛并连同胶塞上的其它仪器药品一起放入集气瓶中，塞紧胶塞。 蜡烛火焰逐渐变微弱最终________________， 蜡烛熄灭并静置冷却后，将铜丝上提，使盛白磷的铜网勺高于试管口，试管倒下，水流出。 一会儿后，白磷着火燃烧，有大量_____________产生。
（1）蜡烛熄灭前，要让白磷浸没在小试管所盛的水中，目的是________________。
（2）生石灰遇水发生化学反应放出大量的热，集气瓶中装入--些生石灰的设计，目的是让它发生反应提高瓶内的________________。
（3）瓶内的白磷能燃烧，证明猜想______________和______________不能成立。我们根据成立的猜想认为，应该把“燃烧需要氧气”这一燃烧发生的条件补充完善为“______________”。
4、
他用激光笔点燃红磷。
（提出问题）红磷在烧瓶内熄灭后，瓶中是否有氧气剩余？
（猜想假设）猜想：①有氧气剩余；②无氧气剩余。
（实验验证）待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，用激光笔点燃白磷。
（得出结论）分析图乙得出，猜想_____正确（填①或②）。
（反思交流）
（1）根据本实验的结论，教材中用“燃烧红磷测定空气中氧气含量”的方法是否可行并说明理由_____。
（2）曲线DE段氧气浓度变化的主要原因是_____。
（3）查阅资料，验证空气中氧气体积分数，可利用铁的缓慢氧化，将空气中氧气浓度消耗至0.2%．如图丙将足量细铁丝置于试管底部，并倒扣在装有水的烧杯中，一段时间后你将看到的现象是_____。
5、A所示是用红磷在空气中燃烧的方法测定空气中氧气含量。（在集气瓶中装入少许水，会使生成的五氧化二磷烟状物迅速溶解）。
（1）实验原理：
①磷在空气中燃烧反应的化学方程式__________________
②密闭的装置内，由于_____________________。
（2）实验探究：
第一步：集气瓶装入少许水，然后将集气瓶空的容积划分为五等份，并做好标记。
第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。
第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的1/5。
（3）实验结论：①空气中氧气约占空气总体积的________
②该实验证明了氧气具有_______________（写一点）
（4）反思与评价：①实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的______________。（讲一点）
②某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图B___________________。
（5）拓展迁移：
已知：镁在氧气中燃烧生成氧化镁，镁在氮气中燃烧生成氮化镁（固体），能否用镁代替红磷测定空气中氧气的含量？并简要说明理由．答：_____（填“能”或“不能”），理由____________
6、
（提出问题）该气体可能是什么呢？
（查阅资料）食品和氧气接触容易被氧化而腐败；常填充某种气体以防腐。
（作出假设）从以上信息可知包装袋中的气体可能是____或____。
A二氧化碳
B氮气
C氧气
（进行实验）为了确定是哪一种气体，同学们进行了进一步探究，请你帮该组同学完善探究过程，具体操作如下：
实验方法 可能观察到的现象和结论 用注射器抽取包装袋的气体，并将气体注
入____中，观察现象。 ____，说明包装袋中装的不是二氧化碳。 用排水法继续收集一瓶该包装袋内的气体，并向集气瓶中伸入燃着的小木条，观察现象。 ____，说明包装袋中的气体可能是___ （反思讨论）根据食品防腐气体应具备的要求，你认为包装袋内充的气体还可以是___。
7、______）
A．实验前需检查装置气密性
B．白磷熄灭后立即打开弹簧夹
C．最终量筒中液面约降至40mL刻度线处
D．白磷的作用是消耗试管中的______
8、0.7L，集气瓶内水的体积为0.1L，实验开始前量筒中水的体积0.2L，实验结束后水的体积为0.1L。
（1）该实验测得氧气体积分数_____（结果保留小数点后一位），导致结果偏小的原因可能是_____。
（2）每31g白磷燃烧需要消耗28.6L氧气，若操作中要尽量消耗完瓶中的氧气，求完成此实验至少需要白磷_____克。（空气中氧气的体积分数用20%计算，结果保留小数点后两位）
9、20122月29日，我国发布新修订的《环境空气质量标准》，新标准增加了PM2.5检测指标。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，主要来自化石燃料的燃烧和扬尘，对人体健康和空气质量的影响很大。
（1）计入空气污染指数的项目中除了可吸入颗粒物外，还包括_______（填序号）①CO②CO2③SO2④NO2
（2）排放到空气中的有害气体中_________和______是酸雨形成的原因.
（3）为防止空气污染，保护美丽的天空，写出你的一条建议_____
10、1装置测定空气中氧气的含量，图2是实验过程中集气瓶内气压与时间关系图（该装置气密性良好，P0是集气瓶内初始气压）。实验时在粗铜丝末端的铜质燃烧匙中放足量白磷。
（1）加热铜丝，一段时间后瓶内白磷燃烧，这种点燃方式的优点是______（写一点）。
（2）图2中C点瓶内气压升高的原因是______，CD段瓶内气压逐渐减小的原因是______，导致DE段气压突然升高的实验操作是______。
（3）实验前在集气瓶中预先放入了20mL的水，其目的是______，若集气瓶的容积为200mL，则理论上倒流入集气瓶中的水的体积约为______mL。
（4）实验后，铜丝及铜质燃烧匙均有表面变黑的现象，可能的原因是______。
11、
（1）从实验的角度：如图为测定空气中氧气含量的实验。
①红磷燃烧时，可观察到产生大量的__________处。实验结论是_____。
②实验中发现进入集气瓶中的水少于集气瓶容积的1/5_____（写1点）。
③请写出红磷燃烧的文字表达式_____
（2）从环保的角度：下列属于空气污染物的是_____。
A臭氧B一氧化碳C二氧化碳DPM10
（3）从组成的角度：按体积分数计算，氮气约占_____%；_____约占21%；稀有气体约占_____%；二氧化碳约占0.03%；其他气体和杂质约占0.03%。
（4）从应用的角度：工业上利用分离液态空气制取氧气，这一过程属于_____变化。
============参考答案============
一、科学探究题
1、PM10.0ABCD出行戴口罩（室内关闭门窗）温度恢复到室温，量筒内水面高度不变时19.8%测得结果更加准确观察颜色
【详解】
任务一
查阅空气质量日报可知：北京空气质量级别是严重污染，首要污染物是PM10.0，故填：严重污染；PM10.0
【表达交流】
A．强风可以挂起细沙，是沙尘暴产生的动力，选项A正确；
B．沙、尘源是沙尘暴的物质基础，选项B正确；
C．干旱少雨、气温偏高是沙尘形成的气候背景，选项C正确；
D．乱垦滥伐使植被破坏、土地沙化迅速扩展都是造成沙尘形成的人为原因，选项D正确；
故填：ABCD
【能力提升】
室内或出行防御沙尘措施：出行戴口罩或将室内门窗关闭，故填：出行戴口罩（或室内关闭门窗）
【进行实验】
用集气瓶（有效容积为242mL）取空气样品，塞紧胶塞，观察到温度计的示数明显增大：待温度恢复到室温，量筒内水面高度不变时，打开弹簧夹，观察到量筒内水面下降了48mL，可知集气瓶中含有的氧气的体积为48mL，由此可知该空气样品中氧气的体积分数约为，故填：温度恢复到室温，量筒内水面高度不变时；19.8%
【反思评价】
图a中红磷燃烧生成五氧化二磷，其反应的符号表达式为：
与图a相比，图b的优点是测得结果更加准确，为证明图b中发热贴与氧气发生了反应，可在反应后进行的简单实验操作是观察颜色，由于发热贴与空气中的水蒸气和氧气反应，生成红棕色的铁锈，所以可观察颜色。
故填：；测得结果更加准确；观察颜色。
【点睛】
探究沙尘对空气中氧气含量的影响，分析材料中提供的信息。
2、水氧气（答案不唯一）否（之间均可）①④⑤
【解析】
（1）氧气的实验室制法有多种，如过氧化氢水氧气；高锰酸钾锰酸钾二氧化锰氧气；氯酸钾氯化钾氧气；
（2）由表中数据可知，当氧气的体积分数达到时就可以使带火星的木条复燃，故不可靠；
（3）空气中氧气的体积分数为；
（4）由表中数据可知，当氧气的体积分数达到时就可以使带火星的木条复燃；这时集气瓶中氧气的体积分数=；
（5）最高温度应控制在使带火星的木条复燃的集气瓶中氧气的体积分数最低值所对应的温度，即氧气的体积分数为时对应的温度约为；
（6）采取“半值法”探究能减少实验次数，实际上就是通过实验数据的分析，减少不必要的实验，第二组实验若按②、③的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的氧气占容积的体积分数应在33%35%之间，从而省去编号①、④、⑤的实验。
3、ⅠⅢ达到可燃物燃烧所需的氧气浓度
【详解】
【进行实验】点燃蜡烛并连同胶塞上的其它仪器药品一起放入集气瓶中，塞紧胶塞。蜡烛火焰逐渐变微弱最终熄灭，因为瓶内氧气含量降低后蜡烛燃烧放出的热量少，使温度降到蜡烛的着火点以下了；
蜡烛熄灭并静置冷却后，将铜丝上提，使盛白磷的铜网勺高于试管口，试管倒下，水流出。一会儿后，白磷着火燃烧，有大量白烟产生，这是因为倒出的水与生石灰反应放出热量，使露在外面的白磷在瓶内残留的氧气中燃烧产生大量白烟。
【分析及结论】
（1）蜡烛熄灭前，要让白磷浸没在小试管所盛的水中，目的是隔绝与空气接触，防止白磷燃烧。
（2）生石灰遇水发生化学反应放出大量的热，集气瓶中装入一些生石灰的设计，目的是让它发生反应提高瓶内的温度达到白磷的着火点。
（3）瓶内的白磷能燃烧，证明装置内氧气并没有耗尽，且并不是生成的二氧化碳使蜡烛熄灭，即猜想I和III不能成立。我们根据成立的猜想认为，应该把“燃烧需要氧气”这一燃烧发生的条件补充完善为：达到可燃物燃烧所需的氧气浓度。
【点睛】
通过分析要知道，蜡烛熄灭不是氧气消耗完，而是氧气的浓度低造成的。
4、①
【分析】
磷燃烧生成五氧化二磷，过程中产生白烟，放热；磷燃烧能够消耗空气中的氧气，氧气消耗后，容器中的气压减小，在外界大气压作用下，水进入容器，进入容器中的水的体积即为容器中空气中的氧气体积，进一步可以计算出空气中氧气的含量。
【详解】
【得出结论】白磷能够燃烧，说明装置中含有氧气，即红磷没有把装置中的氧气耗尽，因此猜想①正确；故填：①。
【反思交流】（1）课本上用“燃烧红磷测定空气中氧气含量”的方法是不严谨的，其理由是足量红磷不能把装置中的氧气耗尽。故填：不可行，足量红磷不能把装置中的氧气耗尽；
（2）DE段：白磷燃烧消耗氧气，导致氧气浓度减小；故填：白磷燃烧消耗氧气。
（3）一段时间后将看到的现象是细铁丝绒生锈，试管中的液面约上升至试管中空气总体积的五分之一处。故填：细铁丝生锈，试管中的液面约上升至试管中空气总体积的五分之一处。
5、4P+5O22P2O5助燃不能燃烧也不支持燃烧装置漏气等装置始终密闭，空气没有逸出，实验结果准确不能镁除了能和氧气反应外，还能和氮气反应，这样会导致气体减少超过，水面上升超过，不能确定氧气的含量
【详解】
（1）①红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，化学方程式为：4P+5O22P2O5②集气瓶中磷在燃烧时会消掉空气中的氧气，从而导致容器内压强会变小。故填：4P+5O22P2O5
（3）①红磷燃烧消耗氧气使集气瓶内压强降低，火焰熄灭并冷却后，打开弹簧夹，水被倒吸入集气瓶中，约占集气瓶总容积的；②磷能在氧气中燃烧，说明氧气能够支持燃烧，而反应后的剩余气体主要是氮气，不能使红磷继续燃烧，说明氮气不能燃烧也不支持燃烧的性质。故填：
（4）①实验完毕，进入集气瓶中水的体积不到总容积的，可能的原因有装置漏气或红磷量不足等；②用图B
（5）镁在空气中燃烧不仅会和氧气反应，还会和氮气反应，导致消耗气体的量超过，集气瓶内水面上升超过1/5，不能准确确定氧气在空气中的含量。故填：不能镁除了能和氧气反应外，还能和氮气反应，这样会导致气体减少超过，水面上升超过，不能确定氧气的含量。
6、A???B
【详解】
作出假设：
由资料可知，食品和氧气接触容易被氧化而腐败；常填充某种气体以防腐。氮气化学性质稳定，可作保护气，故该气体可能是氮气，二氧化碳不供给呼吸，该气体也可能是二氧化碳，食品和氧气接触容易被氧化，故该气体一定不是氧气，故填：A或B；
进行实验：
实验结论为：包装袋中装的不是二氧化碳，通常用澄清石灰水来检验二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故用注射器抽取包装袋的气体，并将气体注入澄清石灰水中，观察现象，澄清石灰水不变浑浊；
用排水法继续收集一瓶该包装袋内的气体，并向集气瓶中伸入燃着的小木条，观察现象。氮气不燃烧，不支持燃烧，故燃着的木条熄灭，说明包装袋中的气体可能是氮气；
反思讨论：
食品防腐气体需化学性质稳定，且无毒，故还可以是氦气。
7、AO2
【详解】
A、实验前需检查装置气密性，以防止装置漏气，造成结果不准确，故A正确；
B、白磷熄灭后不能立即打开止水夹测量，因为此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积，故B错误；
C、试管的体积为130mL，试管中氧气的体积为，最终量筒中液面约降至50mL-26mL=24mL刻度线处，故C错误；
D、白磷的作用是与氧气反应，消耗试管中的氧气，故填：氧气。
故填：A；O2（或氧气）。
8、1）16.7%；白磷不足（装置漏气等合理即可）（2）0.13g
【分析】
（1）磷燃烧能够消耗空气中的氧气，氧气消耗后，容器中的气压减小，在外界大气压作用下，水进入容器，进入容器中的水的体积即为容器中空气中的氧气体积，进一步可以计算出空气中氧气的含量。导致结果偏小的原因从白磷的量和装置气密性等角度分析。
（2）根据每31g白磷燃烧需要消耗28.6L氧气和空气中氧气的体积分数是20%计算。
【详解】
（1）该实验测得氧气体积分数＝；导致结果偏小的原因可能是：白磷不足、装置漏气等
（2）完成此实验至少需要白磷质量：
9、①③④
【详解】
（1）计入空气污染指数的项目中除了可吸入颗粒物外，还有有害气体包括一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧，故选：①③④。
（2）排放到空气中的有害气体中二氧化硫和二氧化硫是酸雨形成的原因，故填：二氧化硫：二氧化氮。
（3）为防止空气污染尽量使用清洁能源，故填：使用清洁能源。
10、36铜与空气中氧气发生反应
【详解】
（1）实验装置在密闭的环境中进行反应，能够减少实验误差，测量结果更准确，同时减少生成物五氧化二磷对空气的污染；
（2）图2中BC段气压变化的原因是红磷燃烧放热，导致集气瓶中的气体膨胀，气压增大；CD段气压变化的原因是氧气完全反应后，温度逐渐降低，气压减小；导致DE段气压变化的实验操作是打开弹簧夹，在外界大气压作用下，水进入集气瓶，随着水的进入，集气瓶中的气压逐渐增大；
（3）实验前在集气瓶中预先放入了20mL的水，其目的是加速集气瓶冷却，同时吸收生成的五氧化二磷；氧气约占空气体积的，若集气瓶的容积为200mL，空气的体积为：200mL-20mL=180mL，所以氧气的体积为180mL×=36mL，所以则理论上倒流入集气瓶中的水的体积约为36mL。
（4）铜与空气中的氧气发生反应生成黑色氧化铜，所以实验后，铜丝及铜质燃烧匙均有表面变黑。
11、1氧气约占空气体积的五分之一红磷不足（或装置漏气或未等集气瓶冷却到室温就打开止水夹）ABD78氧气0.94物理
【详解】
（1）①红磷燃烧时，可观察到产生大量的白烟。红磷燃消耗集气瓶内的氧气导致集气瓶内压强减小，冷却到室温后，打开弹簧夹，可观察到烧杯中的水进入集气瓶至刻度1
②实验中发现进入集气瓶中的水少于集气瓶容积的1/5
③红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式：
（2）臭氧、一氧化碳、PM10属于空气污染物，二氧化碳是空气的成分之一，不属于空气污染物；故填：ABD。
（3）从组成的角度：按体积分数计算，氮气约占78%；氧气约占21%；稀有气体约占0.94%。
（4）工业上利用分离液态空气制取氧气，是利用氮气和氧气的沸点不同进行分离，这一过程没有新物质生成，属于物理变化。
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
|
|
