题目

学习了氧气的知识，兴趣小组同学对氧气在生活中的应用进行了探究。 [查阅资料]家用制氧机(如图1)的工作原理如下：加压时，裝填制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气；减压时，分子筛将所吸附的氮气排放，整个过程中，分子筛并不消耗。 图1 兴趣小组同学用家用制氧机制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究。 (一)实验1：小组同学准各通过以下实验证所收集的气体是否为纯净的氧气。 [实验记录]取一只250mL的集气瓶，用排水法收集瓶所带气体，然后把一根燃着的木条插入集气瓶中，木条燃烧得更旺。 [实验结论]收集的气体是纯净的氧气。 [实验反思]老师指出上述实验并不能证明小组同学所带来的气体一定是纯净的氧气。 该实验不能确定所收集气体为纯净氧气的原因是_______ (二)实验Ⅱ：测定小组同学所带气体中氧气的含量。 同学们在老师的指导下设计了如图2所示装置进行实验，并重复多次。请补充完实验记录。 图1 [实验步骤] ①检查_______ ②加入药品，将装置连接固定。 ③打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体，露出白磷后，关闭止水夹a和b。 A中水进入到B中，测得B中水的体积为V1mL ④用凸透镜聚光引燃白磷，白磷燃烧，_______(填反应现象)。 ⑤待白磷熄灭并冷却到室温进行_______操作。B中水倒吸进入到A中，测得量筒中的体积变为V 2mL。 ⑥计算小组同学所带气体中氧气的体积分数。 (1)下列有关这个实验的说法中，正确的是 A 步骤③中，仰视量筒读数会使测得的V1数值偏低 B 步骤④中，白磷燃烧时要保持关闭止水夹a和b C 步骤⑤中，未冷却至室温会使测得的小组同学所带气体中氧气的含量偏高 D 步骤⑥中，求得氧气的体积分数等于V 1-V 2/V 1×100% (2)[数据记录] 经测定V 1=210mL；V 2数据如下： 实验次序 1 2 3 4 5 B中剩余水体积/mL 100 52 49 51 48 [数据处理]已知，在如表数据中，第1组数据偏差较大，存在明显误差，在数据处理时应删去。小组同学所带气体中氧气的体积分数为_______%(保留小数点后一位有效数字) (3)[实验反思] ①家用制氧机制氧气的过程发生的变化属于_______(填“物理变化”或“化学变化”)物理变化 ②用双氧水制取氧气的文字表达式_______，由于制取成本较高，不适合大量生产，一般用于实验室制取。 ③导致第1组数据产生较大误差的可能原因是_______

学习了氧气的知识，兴趣小组同学对氧气在生活中的应用进行了探究。
[查阅资料]家用制氧机(如图1)的工作原理如下：加压时，裝填制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气；减压时，分子筛将所吸附的氮气排放，整个过程中，分子筛并不消耗。

兴趣小组同学用家用制氧机制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究。
(一)实验1：小组同学准各通过以下实验证所收集的气体是否为纯净的氧气。
[实验记录]取一只250mL的集气瓶，用排水法收集瓶所带气体，然后把一根燃着的木条插入集气瓶中，木条燃烧得更旺。
[实验结论]收集的气体是纯净的氧气。
[实验反思]老师指出上述实验并不能证明小组同学所带来的气体一定是纯净的氧气。
该实验不能确定所收集气体为纯净氧气的原因是_______
(二)实验Ⅱ：测定小组同学所带气体中氧气的含量。
同学们在老师的指导下设计了如图2所示装置进行实验，并重复多次。请补充完实验记录。

[实验步骤]
①检查_______
②加入药品，将装置连接固定。
③打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体，露出白磷后，关闭止水夹a和b。 A中水进入到B中，测得B中水的体积为V1mL
④用凸透镜聚光引燃白磷，白磷燃烧，_______(填反应现象)。
⑤待白磷熄灭并冷却到室温进行_______操作。B中水倒吸进入到A中，测得量筒中的体积变为V 2mL。
⑥计算小组同学所带气体中氧气的体积分数。
(1)下列有关这个实验的说法中，正确的是
A 步骤③中，仰视量筒读数会使测得的V1数值偏低
B 步骤④中，白磷燃烧时要保持关闭止水夹a和b
C 步骤⑤中，未冷却至室温会使测得的小组同学所带气体中氧气的含量偏高
D 步骤⑥中，求得氧气的体积分数等于V 1-V 2/V 1×100%
(2)[数据记录]
经测定V 1=210mL；V 2数据如下：
实验次序
 1
 2
 3
 4
 5
B中剩余水体积/mL
 100
 52
 49
 51
 48
[数据处理]已知，在如表数据中，第1组数据偏差较大，存在明显误差，在数据处理时应删去。小组同学所带气体中氧气的体积分数为_______%(保留小数点后一位有效数字)
(3)[实验反思]
①家用制氧机制氧气的过程发生的变化属于_______(填“物理变化”或“化学变化”)物理变化
②用双氧水制取氧气的文字表达式_______，由于制取成本较高，不适合大量生产，一般用于实验室制取。
③导致第1组数据产生较大误差的可能原因是_______

题目解答

答案

燃烧更旺只能说明氧气浓度大于空气中氧气的浓度，无法证明是纯净氧气；   装置气密性；   产生大量白烟；   打开止水夹b   76.2%   物理变化       没有冷却至室温就打开止水夹b或白磷的量不足

解析

实验1考查学生对氧气性质及实验结论严谨性的理解。关键点在于排水法收集的气体可能混入空气，木条燃烧更旺仅说明氧气浓度高于空气，无法证明是纯氧。
实验Ⅱ通过排水法测定氧气含量，需掌握装置气密性检查、白磷燃烧现象、数据处理及误差分析。核心思路是利用白磷燃烧消耗氧气，通过气体体积变化计算氧气占比。

(一) 实验1反思

原因：排水法收集的气体可能含有部分空气（如未排尽空气或收集不完整），木条燃烧更旺仅说明氧气浓度高于空气，但无法排除其他气体存在，因此不能确定是纯净氧气。

(二) 实验Ⅱ

实验步骤补充

  1. 检查装置气密性（确保实验数据准确）
  2. 产生大量白烟（白磷燃烧现象）
  3. 打开止水夹b（使A中水倒吸入B中）

选择题解析

选项B正确：白磷燃烧时需保持装置封闭，防止气体逸出，故止水夹a、b应关闭。
选项C错误：未冷却会导致残留气体体积膨胀，测得氧气含量偏高。
选项D错误：氧气体积分数应为$\frac{V_1 - V_2}{V_1} \times 100\%$。

数据处理

  1. 排除异常值：第1组数据偏差大，删除。
  2. 计算平均值：剩余水体积平均值为$\frac{52+49+51+48}{4}=50$ mL。
  3. 氧气体积分数：
    $\frac{210 - 50}{210} \times 100\% \approx 76.2\%$

实验反思

  1. 物理变化：制氧机通过加压吸附、减压释放氮气，无新物质生成。
  2. 反应式：过氧化氢在二氧化锰催化下分解为水和氧气。
  3. 误差原因：未冷却导致气体体积膨胀，或白磷量不足未耗尽氧气。