Question

【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）的工作原理如下：加压时，装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I：小组同学准备通过以下实验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，用排水法收集一瓶所带气体，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，产生大量白烟。

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V2mL。

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

（2）（数据记录）

经测定 V1=210mL；V2 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”）。

②用高锰酸钾制取氧气的化学方程式_____，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_____。

Answer 1

【答案】燃烧更旺只能说明收集气体中氧气的浓度大于空气，无法证明是纯净氧气 装置的气密性 打开止水夹b ABD 76.2 物理变化 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ 白磷的量不足

【解析】

[实验反思]木炭在集气瓶中燃烧得更旺只能说明集气瓶中氧气的含量高于空气中氧气的含量，不能说明集气瓶中氧气含量为100%；

实验 II：①加入药品，将装置连接固定前，要先检查装置的气密性；

⑤待白磷熄灭并冷却到室温，打开止水夹b ，B 中水倒吸进入到A 中；

（1）下列有关这个实验的说法中，正确的是（ ）

A、步骤③中，仰视量筒读数偏小，会使测得的 V1 数值偏低，故正确；B、步骤④中，白磷燃烧时，要保持关闭止水夹 a 和 b，故正确；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低，故错误；D、根据数据可得：氧气的体积分数= 100%，故正确；

[数据处理] 根据题意，由于第1组数据偏差较大，存在明显误差，故在数据处理时已删去；为了进一步缩小误差，可求出另外4次的平均值作为最终结果，则所带气体中氧气的体积为210mL-（52mL+49mL+51mL+48mL）÷4=160mL，故氧气的体积分数= 100%=76.2；

（3）①这台家用制氧机制氧气的过程中没有生成新物质，属于物理变化；

②加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；

③根据题意可知，B中剩余的水越多，说明消耗的氧气越少，压强变化小，倒吸的水也就少，所以第1组数据较大，说明氧气没有被消耗完，最可能的情况就是白磷量不足，不足以消耗所有的氧气。