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17.(6分)某工厂分离空气获得稀有气体、纯度较高的氮气和液氧。分离空气的简易流程如图：
请根据流程图回答下列问题。
(1)经过步骤A处理后的空气属于(填“纯净物”或“混合物”)。
(2)由步骤B可以看出氮气的沸点比氧气的沸点(填“高”或“低”)。嫦娥五号取回的月壤保存在氮气中,这说明氮气化学性质(填“活泼”或“不活泼”)。
(3)空气的净化装置除了除去空气中的一些污染物外还除去了空气组成中的(填序号)。
①氮气 ②氧气 ③稀有气体 ④二氧化碳 ⑤水蒸气
(4)此外,现在还有一种膜分离技术制氧气,原理是在一定压力下,让空气通过薄膜,氧气能透过薄膜,而其余气体不能透过,从而达到分离空气的目的。据此推测氮分子比氧分子体积(填“大”或“小”)。
(5)理论上若要制得143 g纯度为99.6%(体积分数)的氧气,需要准备空气的体积为L(空气中氧气体积按五分之一计算,已知体积分数99.6%的氧气的密度为1.43 g/L)。
请根据流程图回答下列问题。
(1)经过步骤A处理后的空气属于(填“纯净物”或“混合物”)。
(2)由步骤B可以看出氮气的沸点比氧气的沸点(填“高”或“低”)。嫦娥五号取回的月壤保存在氮气中,这说明氮气化学性质(填“活泼”或“不活泼”)。
(3)空气的净化装置除了除去空气中的一些污染物外还除去了空气组成中的(填序号)。
①氮气 ②氧气 ③稀有气体 ④二氧化碳 ⑤水蒸气
(4)此外,现在还有一种膜分离技术制氧气,原理是在一定压力下,让空气通过薄膜,氧气能透过薄膜,而其余气体不能透过,从而达到分离空气的目的。据此推测氮分子比氧分子体积(填“大”或“小”)。
(5)理论上若要制得143 g纯度为99.6%(体积分数)的氧气,需要准备空气的体积为L(空气中氧气体积按五分之一计算,已知体积分数99.6%的氧气的密度为1.43 g/L)。
答案
500
解析
【分析】
本题围绕工业分离空气的流程，考查空气的组成、分离原理、氮气性质、分子特性及相关化学计算。解题思路：(1)判断物质类别需看成分是否单一；(2)根据蒸发时气体逸出顺序判断沸点，根据氮气的保存用途分析其化学性质；(3)结合分离目标确定净化装置除去的空气成分；(4)依据膜分离原理判断分子体积大小；(5)通过氧气的质量、密度算出氧气体积，再结合空气中氧气体积占比计算所需空气体积。
【解析】
(1) 步骤A处理后的空气降温加压得到液态空气，液态空气中仍含氮气、氧气、稀有气体等多种物质，属于混合物；
(2) 步骤B蒸发时，氮气先逸出，说明氮气沸点比氧气低；氮气可用于保存月壤，体现其化学性质不活泼；
(3) 分离空气得到稀有气体、氮气、液氧，说明净化装置除去的是空气中的二氧化碳和水蒸气，故选④⑤；
(4) 膜分离技术中氧气能透过薄膜而氮气不能，说明氧分子体积更小，氮分子体积更大；
(5) 计算：氧气质量为143g，密度为1.43g/L，故氧气体积=143g÷1.43g/L=100L；空气中氧气体积占1/5，因此所需空气体积=100L÷(1/5)=500L。
【答案】
(1)混合物；(2)低；不活泼；(3)④⑤；(4)大；(5)500
【知识点】
空气的分离、氮气的性质、化学计算
【点评】
本题结合工业分离空气的实际流程，综合考查空气相关的基础知识点，题型常规，计算量小，适合学生巩固空气部分的核心内容。
【难度系数】
0.5
本题围绕工业分离空气的流程，考查空气的组成、分离原理、氮气性质、分子特性及相关化学计算。解题思路：(1)判断物质类别需看成分是否单一；(2)根据蒸发时气体逸出顺序判断沸点，根据氮气的保存用途分析其化学性质；(3)结合分离目标确定净化装置除去的空气成分；(4)依据膜分离原理判断分子体积大小；(5)通过氧气的质量、密度算出氧气体积，再结合空气中氧气体积占比计算所需空气体积。
【解析】
(1) 步骤A处理后的空气降温加压得到液态空气，液态空气中仍含氮气、氧气、稀有气体等多种物质，属于混合物；
(2) 步骤B蒸发时，氮气先逸出，说明氮气沸点比氧气低；氮气可用于保存月壤，体现其化学性质不活泼；
(3) 分离空气得到稀有气体、氮气、液氧，说明净化装置除去的是空气中的二氧化碳和水蒸气，故选④⑤；
(4) 膜分离技术中氧气能透过薄膜而氮气不能，说明氧分子体积更小，氮分子体积更大；
(5) 计算：氧气质量为143g，密度为1.43g/L，故氧气体积=143g÷1.43g/L=100L；空气中氧气体积占1/5，因此所需空气体积=100L÷(1/5)=500L。
【答案】
(1)混合物；(2)低；不活泼；(3)④⑤；(4)大；(5)500
【知识点】
空气的分离、氮气的性质、化学计算
【点评】
本题结合工业分离空气的实际流程，综合考查空气相关的基础知识点，题型常规，计算量小，适合学生巩固空气部分的核心内容。
【难度系数】
0.5
18.(4分)阅读科普短文,回答下列问题。
潜水员背着的瓶子叫作“水肺”。“水肺”所用常见的潜水呼吸气有压缩空气、富氧压缩空气、高压氦氧混合气、高压氖氧混合气等。
压缩空气是通过压缩机将空气压缩而成的,压缩前后空气中各气体的体积分数几乎保持不变。潜水呼吸气采用压缩空气时,氮气作为与氧气共存的气体,会导致潜水员出现“氮麻醉”的情况,限制了潜水的时间。因此,潜水时常使用富氧压缩空气,但是过高浓度的氧气在高压环境下会引起潜水员“氧中毒”。其他条件相同时,潜水员使用氧气体积分数不同的氮氧混合气潜水时,最大下潜深度及在此深度下的平均持续工作时间如下表所示。
氮氧混合气中氧气体积分数/% 最大下潜深度/m 平均持续工作时间/min
60 17 120
50 22 98
40 30 69
32 40 46
潜水呼吸气中用氦气、氖气替换氮气,可以避免出现类似“氮麻醉”的情况,因为氦气、氖气在血液中的溶解能力都明显小于氮气。
高压氦氧混合气作为潜水呼吸气时,由于氦气热传导系数高,潜水员会出现体温过低的症状。与此同时,还因为氦气的密度过小,会使潜水员在与岸上工作人员交流时声音传播受到影响。用高压氖氧混合气作为潜水呼吸气可以避免语音失真、体温过低等状况。但是氖气不容易大量获得,并且深水潜水时,氖气的密度会增大进而造成潜水员呼吸受阻而限制了其使用价值。为了克服以上潜水呼吸气的缺陷和不足,氦氖氧混合气开始较为广泛地应用。
(1)潜水员最大下潜深度与使用的氮氧混合气中氧气体积分数的关系是。
(2)潜水员最大下潜深度为35 m时,应选择氧气体积分数为(填字母)的氮氧混合气。
A.50%~60% B.40%~50% C.32%~40%
(3)使用高压氦氧混合气时,声音传播会受到影响,因为氦气具有的性质。
(4)下列说法正确的是(填字母)。
A.潜水呼吸气中氧气含量越高越好
B.氦气和氖气在血液里的溶解能力均大于氮气
C.使用高压氦氧混合气时,潜水员往往会出现体温过低的症状
潜水员背着的瓶子叫作“水肺”。“水肺”所用常见的潜水呼吸气有压缩空气、富氧压缩空气、高压氦氧混合气、高压氖氧混合气等。
压缩空气是通过压缩机将空气压缩而成的,压缩前后空气中各气体的体积分数几乎保持不变。潜水呼吸气采用压缩空气时,氮气作为与氧气共存的气体,会导致潜水员出现“氮麻醉”的情况,限制了潜水的时间。因此,潜水时常使用富氧压缩空气,但是过高浓度的氧气在高压环境下会引起潜水员“氧中毒”。其他条件相同时,潜水员使用氧气体积分数不同的氮氧混合气潜水时,最大下潜深度及在此深度下的平均持续工作时间如下表所示。
氮氧混合气中氧气体积分数/% 最大下潜深度/m 平均持续工作时间/min
60 17 120
50 22 98
40 30 69
32 40 46
潜水呼吸气中用氦气、氖气替换氮气,可以避免出现类似“氮麻醉”的情况,因为氦气、氖气在血液中的溶解能力都明显小于氮气。
高压氦氧混合气作为潜水呼吸气时,由于氦气热传导系数高,潜水员会出现体温过低的症状。与此同时,还因为氦气的密度过小,会使潜水员在与岸上工作人员交流时声音传播受到影响。用高压氖氧混合气作为潜水呼吸气可以避免语音失真、体温过低等状况。但是氖气不容易大量获得,并且深水潜水时,氖气的密度会增大进而造成潜水员呼吸受阻而限制了其使用价值。为了克服以上潜水呼吸气的缺陷和不足,氦氖氧混合气开始较为广泛地应用。
(1)潜水员最大下潜深度与使用的氮氧混合气中氧气体积分数的关系是。
(2)潜水员最大下潜深度为35 m时,应选择氧气体积分数为(填字母)的氮氧混合气。
A.50%~60% B.40%~50% C.32%~40%
(3)使用高压氦氧混合气时,声音传播会受到影响,因为氦气具有的性质。
(4)下列说法正确的是(填字母)。
A.潜水呼吸气中氧气含量越高越好
B.氦气和氖气在血液里的溶解能力均大于氮气
C.使用高压氦氧混合气时,潜水员往往会出现体温过低的症状
答案
解：
(1) 其他条件相同时，氮氧混合气中氧气体积分数越小，潜水员的最大下潜深度越大
(2) C
(3) 密度过小
(4) C
(1) 其他条件相同时，氮氧混合气中氧气体积分数越小，潜水员的最大下潜深度越大
(2) C
(3) 密度过小
(4) C
解析
【分析】
本题为科普阅读题，需结合表格数据和短文内容逐一分析问题：第(1)题通过对比表格中氧气体积分数与最大下潜深度的变化规律得出两者关系；第(2)题根据目标下潜深度，对应表格中深度范围确定氧气体积分数区间；第(3)题从短文中提取氦气影响声音传播的性质；第(4)题逐一分析选项，结合短文内容判断正误。
【解析】
(1) 观察表格数据：氧气体积分数为60%时最大下潜深度17m，50%时22m，40%时30m，32%时40m，可见其他条件相同时，氮氧混合气中氧气体积分数越小，潜水员的最大下潜深度越大。
(2) 表格中氧气体积分数40%对应最大下潜深度30m，32%对应40m，35m介于30m和40m之间，对应氧气体积分数为32%~40%，故选C。
(3) 短文明确提到“氦气的密度过小，会使潜水员在与岸上工作人员交流时声音传播受到影响”，因此氦气具有密度过小的性质。
(4) A选项：短文指出过高浓度氧气会引起氧中毒，氧气含量并非越高越好，错误；B选项：短文说明氦气、氖气在血液中的溶解能力明显小于氮气，错误；C选项：短文提到高压氦氧混合气会使潜水员出现体温过低症状，正确，故选C。
【答案】
(1) 其他条件相同时，氮氧混合气中氧气体积分数越小，潜水员的最大下潜深度越大
(2) C
(3) 密度过小
(4) C
【知识点】
数据分析、信息提取、物质性质
【点评】
本题为科普阅读题，侧重考查学生从表格和文本中提取、分析信息的能力，难度较低，只要仔细阅读材料即可正确解答。
【难度系数】
0.7
本题为科普阅读题，需结合表格数据和短文内容逐一分析问题：第(1)题通过对比表格中氧气体积分数与最大下潜深度的变化规律得出两者关系；第(2)题根据目标下潜深度，对应表格中深度范围确定氧气体积分数区间；第(3)题从短文中提取氦气影响声音传播的性质；第(4)题逐一分析选项，结合短文内容判断正误。
【解析】
(1) 观察表格数据：氧气体积分数为60%时最大下潜深度17m，50%时22m，40%时30m，32%时40m，可见其他条件相同时，氮氧混合气中氧气体积分数越小，潜水员的最大下潜深度越大。
(2) 表格中氧气体积分数40%对应最大下潜深度30m，32%对应40m，35m介于30m和40m之间，对应氧气体积分数为32%~40%，故选C。
(3) 短文明确提到“氦气的密度过小，会使潜水员在与岸上工作人员交流时声音传播受到影响”，因此氦气具有密度过小的性质。
(4) A选项：短文指出过高浓度氧气会引起氧中毒，氧气含量并非越高越好，错误；B选项：短文说明氦气、氖气在血液中的溶解能力明显小于氮气，错误；C选项：短文提到高压氦氧混合气会使潜水员出现体温过低症状，正确，故选C。
【答案】
(1) 其他条件相同时，氮氧混合气中氧气体积分数越小，潜水员的最大下潜深度越大
(2) C
(3) 密度过小
(4) C
【知识点】
数据分析、信息提取、物质性质
【点评】
本题为科普阅读题，侧重考查学生从表格和文本中提取、分析信息的能力，难度较低，只要仔细阅读材料即可正确解答。
【难度系数】
0.7
