空气是一种重要的资源,人类的生产生活离不开空气,对于空气的研究人类从未停止。(1)研究一:从空气中获得氮气,进行氨气的合成氨气是一种重要的化学物质,可用于制造硝酸和氮肥。工业合成氨气的流程如下图 1 所示,在铁触媒作用下,用体积比为 1:3 的氮气和氢气合成氨气,当容器中氨的含量不再发生变化时(平衡时),测得氨气的含量分别与温度和压强的关系如图 2 所示。氮气-|||-氢气 → 合成塔 冷却 >液态氮-|||-t-|||-图 1 氮气-|||-氢气 → 合成塔 冷却 >液态氮-|||-t-|||-图 1(1)工业上可用 的方法从空气中获得合成氨气的原料 N2,该方法是利用空气成分的 不同将空气成分进行分离。(2)从“合成塔”中出来的气体是 (填“纯净物”或“混合物”)。(3)按下列条件进行合成氨气反应,平衡时氨气的含量最高的是 (填字母)。A.200 大气压、300∘CB.200 大气压、500∘CC.400 大气压、300∘CD.400 大气压、500∘C(2)研究二:三个实验小组同学分别利用不同的方法测定空气中氧气的含量(1)A 组实验:利用红磷燃烧测定空气中氧气含量图 3 是利用气压传感器测定红磷燃烧时集气瓶内气压变化的实验装置;图 4 是集气瓶内气压的变化情况。氮气-|||-氢气 → 合成塔 冷却 >液态氮-|||-t-|||-图 1 氮气-|||-氢气 → 合成塔 冷却 >液态氮-|||-t-|||-图 11.用酒精灯点燃燃烧匙中过量的红磷,观察到的现象有 ,放出大量热;写出该反应的表达式 。2.点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入集气瓶中并把橡皮塞塞紧。待红磷熄灭并冷却后,打开止水夹。下列有关图 4 的分析不正确的是 。A.BC 段气压增大的主要原因是燃烧放热B.CD 段气压减小的主要原因是集气瓶内氧气不断被消耗且瓶内温度逐渐冷却C.DE 段气压增大的主要原因是烧杯中的水进入集气瓶D.若用木炭代替红磷完成此实验,集气瓶内气压变化趋势与图 4 基本一致3.经多次实验发现,当反应停止并恢复至室温,用氧气浓度传感器测得集气瓶内始终有 8% 左右的氧气残留,但实际实验中倒吸入瓶内的水的体积能达到理论值(五分之一),其可能的操作原因是 。(2)B 组实验:加热铜粉测定空气中氧气含量图 5 是铜粉与氧气加热后生成氧化铜实验装置:氮气-|||-氢气 → 合成塔 冷却 >液态氮-|||-t-|||-图 11.实验的主要实验步骤如下:①组装装置,检查装置的气密性;②向试管中加入足量的铜粉,铜粉要足量的原因是 ;③点燃酒精灯,不停地抽拉注射器的活塞,充分反应后停止加热。试管中发生的反应表达式为 。2.实验开始时,若注射器活塞前沿停在 35 mL 的刻度线上,实验结束并等到具支试管冷却后观察,活塞前沿约停在 mL 的刻度线上。若实验过程中没有不断推拉注射器,则可能导致测定的氧气的体积分数 (填“偏大”、“偏小”、“不变”)。3.装置中小气球的作用是 。(3)C 组实验:用铁生锈原理测定空气中氧气含量图 6 是利用铁粉生锈消耗空气中的氧气和水,测定空气中氧气含量实验,实验数据如下表:氮气-|||-氢气 → 合成塔 冷却 >液态氮-|||-t-|||-图 1 测量项目 实验前烧杯中 水的体积 实验后烧杯中 剩余水的体积 集气瓶(扣除内容物)和导管的容积 体积 /mL 80.0 49.0 150.0 1.根据表中数据,计算实验测得的空气中氧气的体积分数是 (计算结果精确到 0.1%),相比较 A 组实验,该方法测定结果更精确。2.C 组学生观察 B 组学生实验后,想利用铜粉生锈来进行空气中氧气的含量测定,那么请你预测,用此法测定的氧气含量会 (“偏大”或“偏小”或“接近理论值”)。(提示:铜 + 氧气 + 二氧化碳 + 水 → 碱式碳酸铜)
空气是一种重要的资源,人类的生产生活离不开空气,对于空气的研究人类从未停止。
研究一:从空气中获得氮气,进行氨气的合成
氨气是一种重要的化学物质,可用于制造硝酸和氮肥。工业合成氨气的流程如下图 1 所示,在铁触媒作用下,用体积比为 1:3 的氮气和氢气合成氨气,当容器中氨的含量不再发生变化时(平衡时),测得氨气的含量分别与温度和压强的关系如图 2 所示。

工业上可用 的方法从空气中获得合成氨气的原料 N2,该方法是利用空气成分的 不同将空气成分进行分离。
从“合成塔”中出来的气体是 (填“纯净物”或“混合物”)。
按下列条件进行合成氨气反应,平衡时氨气的含量最高的是 (填字母)。
- A.200 大气压、300∘C
- B.200 大气压、500∘C
- C.400 大气压、300∘C
- D.400 大气压、500∘C
研究二:三个实验小组同学分别利用不同的方法测定空气中氧气的含量
A 组实验:利用红磷燃烧测定空气中氧气含量
图 3 是利用气压传感器测定红磷燃烧时集气瓶内气压变化的实验装置;图 4 是集气瓶内气压的变化情况。

1.用酒精灯点燃燃烧匙中过量的红磷,观察到的现象有 ,放出大量热;写出该反应的表达式 。
2.点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入集气瓶中并把橡皮塞塞紧。待红磷熄灭并冷却后,打开止水夹。下列有关图 4 的分析
A.BC 段气压增大的主要原因是燃烧放热
B.CD 段气压减小的主要原因是集气瓶内氧气不断被消耗且瓶内温度逐渐冷却
C.DE 段气压增大的主要原因是烧杯中的水进入集气瓶
D.若用木炭代替红磷完成此实验,集气瓶内气压变化趋势与图 4 基本一致
3.经多次实验发现,当反应停止并恢复至室温,用氧气浓度传感器测得集气瓶内始终有 8% 左右的氧气残留,但实际实验中倒吸入瓶内的水的体积能达到理论值(五分之一),其可能的操作原因是 。
B 组实验:加热铜粉测定空气中氧气含量
图 5 是铜粉与氧气加热后生成氧化铜实验装置:

1.实验的主要实验步骤如下:
①组装装置,检查装置的气密性;
②向试管中加入足量的铜粉,铜粉要足量的原因是 ;
③点燃酒精灯,不停地抽拉注射器的活塞,充分反应后停止加热。
试管中发生的反应表达式为 。
2.实验开始时,若注射器活塞前沿停在 35 mL 的刻度线上,实验结束并等到具支试管冷却后观察,活塞前沿约停在 mL 的刻度线上。若实验过程中没有不断推拉注射器,则可能导致测定的氧气的体积分数 (填“偏大”、“偏小”、“不变”)。
3.装置中小气球的作用是 。
C 组实验:用铁生锈原理测定空气中氧气含量
图 6 是利用铁粉生锈消耗空气中的氧气和水,测定空气中氧气含量实验,实验数据如下表:

| 测量项目 | 实验前烧杯中 水的体积 | 实验后烧杯中 剩余水的体积 | 集气瓶(扣除内容物)和导管的容积 |
| 体积 /mL | 80.0 | 49.0 | 150.0 |
1.根据表中数据,计算实验测得的空气中氧气的体积分数是 (计算结果精确到 0.1%),相比较 A 组实验,该方法测定结果更精确。
2.C 组学生观察 B 组学生实验后,想利用铜粉生锈来进行空气中氧气的含量测定,那么请你预测,用此法测定的氧气含量会 (“偏大”或“偏小”或“接近理论值”)。(提示:铜 + 氧气 + 二氧化碳 + 水 → 碱式碳酸铜)
题目解答
答案
- (1)
- (1)分离液态空气;沸点不同
- (2)混合物
- (3)C
- (2)
- (1)产生大量白烟;P+O2点燃−→P2O5;D;没夹紧弹簧夹(或插入燃烧匙太慢)
- (2)为了耗尽装置中氧气;Cu+O2Δ−→CuO;8;偏小;使具支试管中的气体充分活动起来,并与铜粉充分反应;防止加热时气体膨胀将橡皮塞冲出
- (3)20.7%;偏大