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活动一 了解实验室和工业制取、收集氧气的方法和原理
化学实验是进行科学探究的重要途径。某研究性学习小组欲利用下列装置进行相关气体制取的探究，请你分析并回答问题。
(1)图中标号a的仪器名称是。
(2)若用加热高锰酸钾固体制取并收集一集气瓶氧气，可选用的装置组合是（填字母）。
(3)F是密封良好、充满空气的单气阀充气袋，现用F收集一袋较纯净的氧气，则导管口b、c连接之前需进行的一项操作是。
如图为工业上制取氧气的部分流程示意图。
(4)洁净的空气属于（填“混合物”或“纯净物”），其中含量最多的物质是。
(5)液态空气在空气分馏塔中蒸发可分离出氧气和氮气，原理是利用氮气和氧气的（填“密度”或“沸点”）不同而将氮气和氧气分离。
(6)当打开一个装有液态空气的容器盖，并将一根燃着的木条置于容器口上方时，观察到的现象是。
化学实验是进行科学探究的重要途径。某研究性学习小组欲利用下列装置进行相关气体制取的探究，请你分析并回答问题。
(1)图中标号a的仪器名称是。
(2)若用加热高锰酸钾固体制取并收集一集气瓶氧气，可选用的装置组合是（填字母）。
(3)F是密封良好、充满空气的单气阀充气袋，现用F收集一袋较纯净的氧气，则导管口b、c连接之前需进行的一项操作是。
如图为工业上制取氧气的部分流程示意图。
(4)洁净的空气属于（填“混合物”或“纯净物”），其中含量最多的物质是。
(5)液态空气在空气分馏塔中蒸发可分离出氧气和氮气，原理是利用氮气和氧气的（填“密度”或“沸点”）不同而将氮气和氧气分离。
(6)当打开一个装有液态空气的容器盖，并将一根燃着的木条置于容器口上方时，观察到的现象是。
答案
解：
(1) 分液漏斗
(2) AC（或AE）
(3) 打开充气袋的阀门，挤压充气袋，排尽袋内原有的空气
(4) 混合物；氮气（或$\ce{N_{2}}$）
(5) 沸点
(6) 燃着的木条熄灭
(1) 分液漏斗
(2) AC（或AE）
(3) 打开充气袋的阀门，挤压充气袋，排尽袋内原有的空气
(4) 混合物；氮气（或$\ce{N_{2}}$）
(5) 沸点
(6) 燃着的木条熄灭
解析
【分析】
本题围绕氧气的实验室制取、工业制取及空气相关知识展开，解题思路如下：
1. 仪器识别：根据常见化学仪器的特征判断标号a的名称；
2. 装置选择：高锰酸钾制氧气为固体加热型反应，结合氧气的溶解性和密度选择收集装置，进而确定装置组合；
3. 充气袋收集纯净氧气：需先排尽充气袋内原有空气，避免混入杂质；
4. 空气类别与成分：空气含多种物质，属于混合物，氮气是空气中含量最多的物质；
5. 工业制氧原理：利用氮气和氧气的沸点不同分离液态空气；
6. 氮气性质应用：氮气不支持燃烧，液态空气蒸发先逸出氮气，据此判断木条现象。
【解析】
(1) 图中标号a的仪器是分液漏斗，为实验室常用的添加液体的仪器；
(2) 加热高锰酸钾固体制氧气，发生装置选固体加热型装置A；氧气不易溶于水可用排水法（装置C）收集，密度比空气大可用向上排空气法（装置E）收集，故装置组合为AC或AE；
(3) 用充气袋收集较纯净的氧气，需先排尽袋内原有的空气，操作是打开充气袋的阀门，挤压充气袋，排尽袋内原有的空气；
(4) 洁净的空气由氮气、氧气等多种物质组成，属于混合物；空气中含量最多的物质是氮气（$\ce{N_{2}}$）；
(5) 液态空气分馏分离氧气和氮气，利用的是氮气和氧气的沸点不同，沸点低的氮气先蒸发，从而实现分离；
(6) 液态空气蒸发时，氮气沸点低于氧气，先逸出氮气，氮气不燃烧也不支持燃烧，故燃着的木条置于容器口上方时会熄灭。
【答案】
(1) 分液漏斗
(2) AC（或AE）
(3) 打开充气袋的阀门，挤压充气袋，排尽袋内原有的空气
(4) 混合物；氮气（或$\ce{N_{2}}$）
(5) 沸点
(6) 燃着的木条熄灭
【知识点】
常见仪器识别、氧气制取装置选择、空气的组成与工业制氧
【点评】
本题为初中化学基础题型，涵盖实验室制氧、空气组成、工业制氧原理等核心基础知识点，侧重考查学生对基础实验操作和概念的掌握，难度适中，是常考的综合类基础题。
【难度系数】
0.8
本题围绕氧气的实验室制取、工业制取及空气相关知识展开，解题思路如下：
1. 仪器识别：根据常见化学仪器的特征判断标号a的名称；
2. 装置选择：高锰酸钾制氧气为固体加热型反应，结合氧气的溶解性和密度选择收集装置，进而确定装置组合；
3. 充气袋收集纯净氧气：需先排尽充气袋内原有空气，避免混入杂质；
4. 空气类别与成分：空气含多种物质，属于混合物，氮气是空气中含量最多的物质；
5. 工业制氧原理：利用氮气和氧气的沸点不同分离液态空气；
6. 氮气性质应用：氮气不支持燃烧，液态空气蒸发先逸出氮气，据此判断木条现象。
【解析】
(1) 图中标号a的仪器是分液漏斗，为实验室常用的添加液体的仪器；
(2) 加热高锰酸钾固体制氧气，发生装置选固体加热型装置A；氧气不易溶于水可用排水法（装置C）收集，密度比空气大可用向上排空气法（装置E）收集，故装置组合为AC或AE；
(3) 用充气袋收集较纯净的氧气，需先排尽袋内原有的空气，操作是打开充气袋的阀门，挤压充气袋，排尽袋内原有的空气；
(4) 洁净的空气由氮气、氧气等多种物质组成，属于混合物；空气中含量最多的物质是氮气（$\ce{N_{2}}$）；
(5) 液态空气分馏分离氧气和氮气，利用的是氮气和氧气的沸点不同，沸点低的氮气先蒸发，从而实现分离；
(6) 液态空气蒸发时，氮气沸点低于氧气，先逸出氮气，氮气不燃烧也不支持燃烧，故燃着的木条置于容器口上方时会熄灭。
【答案】
(1) 分液漏斗
(2) AC（或AE）
(3) 打开充气袋的阀门，挤压充气袋，排尽袋内原有的空气
(4) 混合物；氮气（或$\ce{N_{2}}$）
(5) 沸点
(6) 燃着的木条熄灭
【知识点】
常见仪器识别、氧气制取装置选择、空气的组成与工业制氧
【点评】
本题为初中化学基础题型，涵盖实验室制氧、空气组成、工业制氧原理等核心基础知识点，侧重考查学生对基础实验操作和概念的掌握，难度适中，是常考的综合类基础题。
【难度系数】
0.8
活动二 设计和制作供氧器
化学课上,某小组的同学们利用老师提供的实验器材,设计了一套简易“供氧器”。
(1)根据设计的“反应装置”,写出制取氧气的反应原理:(用化学方程式表示)。
(2)图中标号①的仪器名称是。
(3)为制取干燥的氧气,装置接口连接的正确顺序为(填字母)。
A. a→b→c→d B. a→b→c→e
C. a→c→b→d D. a→c→b→e
(4)当反应停止,取出“储气装置”中氧气的操作为。
[学以致用]
学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。
某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠(化学式为$2Na_2CO_3·3H_2O_2$,相对分子质量为314,白色固体)和二氧化锰。制氧过程的反应为$2(2Na_2CO_3·3H_2O_2)\stackrel{MnO_2}{=\!=\!=}4Na_2CO_3 + 6H_2O + 3O_2↑$,该反应为放热反应。
[活动一]认识制氧机
(1)观察窗的作用是。
(2)加湿仓的作用是。
[活动二]选择制氧剂
实验一:过氧化氢
小组设计了图乙实验装置,用表中溶质质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满水,锥形瓶中加入0.2 g MnO₂,注入溶液,记录并处理20 min内的数据如图丙。
(3)检查图乙装置的气密性的操作是。
(4)反应的化学方程式为。
(5)④比③产氧量少,可能的原因是。
实验二:过碳酸钠
往锥形瓶中加入a g过碳酸钠、0.2 g MnO₂和9.11 mL水,待反应完全后收集到约159.1 mL水(产生氧气的量与上表中试剂得到氧气的最大量相等)。其他试剂的质量不变,再分别用不同体积的水进行实验。记录并处理20 min内的数据如图丁。
(6)a=g(氧气的密度为1.43 g/L,忽略其他因素的影响)。
(7)由图丁可得出的结论是。
[活动三]制作供氧器
(8)综合分析,选用过碳酸钠作制氧剂的理由是。
(9)学习小组利用身边的物品自制了如图戊的简易供氧器。与真实产品对比中,形成的观点不正确的是(填字母)。
A. 产氧和洗气装置组合不用一体化
B. 内部气体流向采用高进低出方式
C. 特定需求是选择制氧方法的重要依据
D. 制氧机要符合美学、工程、安全等标准
化学课上,某小组的同学们利用老师提供的实验器材,设计了一套简易“供氧器”。
(1)根据设计的“反应装置”,写出制取氧气的反应原理:(用化学方程式表示)。
(2)图中标号①的仪器名称是。
(3)为制取干燥的氧气,装置接口连接的正确顺序为(填字母)。
A. a→b→c→d B. a→b→c→e
C. a→c→b→d D. a→c→b→e
(4)当反应停止,取出“储气装置”中氧气的操作为。
[学以致用]
学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。
某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠(化学式为$2Na_2CO_3·3H_2O_2$,相对分子质量为314,白色固体)和二氧化锰。制氧过程的反应为$2(2Na_2CO_3·3H_2O_2)\stackrel{MnO_2}{=\!=\!=}4Na_2CO_3 + 6H_2O + 3O_2↑$,该反应为放热反应。
[活动一]认识制氧机
(1)观察窗的作用是。
(2)加湿仓的作用是。
[活动二]选择制氧剂
实验一:过氧化氢
小组设计了图乙实验装置,用表中溶质质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满水,锥形瓶中加入0.2 g MnO₂,注入溶液,记录并处理20 min内的数据如图丙。
(3)检查图乙装置的气密性的操作是。
(4)反应的化学方程式为。
(5)④比③产氧量少,可能的原因是。
实验二:过碳酸钠
往锥形瓶中加入a g过碳酸钠、0.2 g MnO₂和9.11 mL水,待反应完全后收集到约159.1 mL水(产生氧气的量与上表中试剂得到氧气的最大量相等)。其他试剂的质量不变,再分别用不同体积的水进行实验。记录并处理20 min内的数据如图丁。
(6)a=g(氧气的密度为1.43 g/L,忽略其他因素的影响)。
(7)由图丁可得出的结论是。
[活动三]制作供氧器
(8)综合分析,选用过碳酸钠作制氧剂的理由是。
(9)学习小组利用身边的物品自制了如图戊的简易供氧器。与真实产品对比中,形成的观点不正确的是(填字母)。
A. 产氧和洗气装置组合不用一体化
B. 内部气体流向采用高进低出方式
C. 特定需求是选择制氧方法的重要依据
D. 制氧机要符合美学、工程、安全等标准
答案
解：
(1) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(2) 集气瓶
(3) C
(4) 打开分液漏斗的活塞，向储气装置中加水，将氧气从e导管导出
[活动一]
(1) 观察是否有气泡产生，判断氧气的生成速率，同时可观察加湿仓内的水位，便于及时补充水
(2) 湿润氧气，使输出的氧气带有适宜的湿度，同时可通过观察气泡速率判断氧气的输出速率
[活动二]
(3) 连接装置，将右侧量筒中的导管末端浸入水中，向外拉动注射器活塞，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定的高于量筒液面的水柱，说明装置气密性良好
(4) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(5) 30%的过氧化氢溶液浓度过高，反应剧烈放热，使部分氧气随水蒸气逸出，导致收集到的产氧量减少
(6) 1.5
(7) 其他条件相同时，加入水的体积越大，过碳酸钠分解产氧的速率越快，20 min内收集到的氧气体积越大
[活动三]
(8) 过碳酸钠为固体，便于携带，产氧过程平稳，反应可控，安全性更高
(9) A
(1) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(2) 集气瓶
(3) C
(4) 打开分液漏斗的活塞，向储气装置中加水，将氧气从e导管导出
[活动一]
(1) 观察是否有气泡产生，判断氧气的生成速率，同时可观察加湿仓内的水位，便于及时补充水
(2) 湿润氧气，使输出的氧气带有适宜的湿度，同时可通过观察气泡速率判断氧气的输出速率
[活动二]
(3) 连接装置，将右侧量筒中的导管末端浸入水中，向外拉动注射器活塞，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定的高于量筒液面的水柱，说明装置气密性良好
(4) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(5) 30%的过氧化氢溶液浓度过高，反应剧烈放热，使部分氧气随水蒸气逸出，导致收集到的产氧量减少
(6) 1.5
(7) 其他条件相同时，加入水的体积越大，过碳酸钠分解产氧的速率越快，20 min内收集到的氧气体积越大
[活动三]
(8) 过碳酸钠为固体，便于携带，产氧过程平稳，反应可控，安全性更高
(9) A
解析
【分析】
本题围绕简易供氧器的设计与实践展开，涵盖氧气制取的核心实验知识，需结合氧气制取的反应原理、装置作用、操作规范、化学计算及实验分析等内容解题。解题时，需先明确每个小问对应的知识点，再结合实验装置特点、反应规律、数据关系逐一分析：如制取氧气的反应原理需根据制氧剂选择对应方程式；仪器名称结合常见实验仪器判断；装置连接要考虑气体干燥、收集的顺序；气密性检查利用压强变化原理；化学计算需结合反应式的质量关系；实验分析要对比变量对结果的影响；制氧剂选择和观点判断需结合题给信息与实际应用。
【解析】
(1) 实验室用过氧化氢在二氧化锰催化下制取氧气，反应方程式为$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；
(2) 标号①的仪器为集气瓶；
(3) 制取干燥氧气时，需先干燥气体（干燥装置“长进短出”），再用向上排空气法收集，接口顺序为a→c→b→d，选C；
(4) 取出储气装置中氧气，需打开分液漏斗活塞加水，利用水压将氧气从e导管导出；
[活动一]
(1) 观察窗可观察气泡产生速率判断氧气生成快慢，同时观察加湿仓水位以便补水；
(2) 加湿仓的作用是湿润氧气，使输出氧气湿度适宜，还可通过气泡速率判断氧气输出速率；
[活动二]
(3) 检查气密性：连接装置，将右侧量筒中导管末端浸入水中，向外拉动注射器活塞，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成稳定高于量筒液面的水柱，说明气密性良好；
(4) 过氧化氢分解的反应方程式为$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；
(5) ④中过氧化氢浓度过高，反应剧烈放热，部分氧气随水蒸气逸出，导致产氧量比③少；
(6) 氧气质量为$0.1591\ \mathrm{L}×1.43\ \mathrm{g/L}≈0.2275\ \mathrm{g}$，根据反应式，2个过碳酸钠（相对分子质量$2×314=628$）生成3mol氧气（质量$3×32=96\ \mathrm{g}$），设过碳酸钠质量为$a$，则$\frac{628}{96}=\frac{a}{0.2275}$，解得$a≈1.5\ \mathrm{g}$；
(7) 由图丁可知，其他条件相同时，加入水的体积越大，过碳酸钠分解产氧速率越快，20min内收集氧气体积越大；
[活动三]
(8) 过碳酸钠为固体，便于携带，产氧过程平稳可控，安全性更高；
(9) 产氧和洗气装置可一体化，A观点错误，选A。
【答案】
(1) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(2) 集气瓶
(3) C
(4) 打开分液漏斗的活塞，向储气装置中加水，将氧气从e导管导出
[活动一]
(1) 观察是否有气泡产生，判断氧气的生成速率，同时可观察加湿仓内的水位，便于及时补充水
(2) 湿润氧气，使输出的氧气带有适宜的湿度，同时可通过观察气泡速率判断氧气的输出速率
[活动二]
(3) 连接装置，将右侧量筒中的导管末端浸入水中，向外拉动注射器活塞，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定的高于量筒液面的水柱，说明装置气密性良好
(4) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(5) 30%的过氧化氢溶液浓度过高，反应剧烈放热，使部分氧气随水蒸气逸出，导致收集到的产氧量减少
(6) 1.5
(7) 其他条件相同时，加入水的体积越大，过碳酸钠分解产氧的速率越快，20 min内收集到的氧气体积越大
[活动三]
(8) 过碳酸钠为固体，便于携带，产氧过程平稳，反应可控，安全性更高
(9) A
【知识点】
氧气的制取、化学方程式书写、实验装置连接与气密性检查、化学计算、实验数据分析
【点评】
本题为实践综合题，结合氧气制取的实验知识，考查学生实验设计、分析及计算能力，注重理论联系实际，需学生理解实验原理与装置作用，综合应用知识点解题，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕简易供氧器的设计与实践展开，涵盖氧气制取的核心实验知识，需结合氧气制取的反应原理、装置作用、操作规范、化学计算及实验分析等内容解题。解题时，需先明确每个小问对应的知识点，再结合实验装置特点、反应规律、数据关系逐一分析：如制取氧气的反应原理需根据制氧剂选择对应方程式；仪器名称结合常见实验仪器判断；装置连接要考虑气体干燥、收集的顺序；气密性检查利用压强变化原理；化学计算需结合反应式的质量关系；实验分析要对比变量对结果的影响；制氧剂选择和观点判断需结合题给信息与实际应用。
【解析】
(1) 实验室用过氧化氢在二氧化锰催化下制取氧气，反应方程式为$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；
(2) 标号①的仪器为集气瓶；
(3) 制取干燥氧气时，需先干燥气体（干燥装置“长进短出”），再用向上排空气法收集，接口顺序为a→c→b→d，选C；
(4) 取出储气装置中氧气，需打开分液漏斗活塞加水，利用水压将氧气从e导管导出；
[活动一]
(1) 观察窗可观察气泡产生速率判断氧气生成快慢，同时观察加湿仓水位以便补水；
(2) 加湿仓的作用是湿润氧气，使输出氧气湿度适宜，还可通过气泡速率判断氧气输出速率；
[活动二]
(3) 检查气密性：连接装置，将右侧量筒中导管末端浸入水中，向外拉动注射器活塞，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成稳定高于量筒液面的水柱，说明气密性良好；
(4) 过氧化氢分解的反应方程式为$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；
(5) ④中过氧化氢浓度过高，反应剧烈放热，部分氧气随水蒸气逸出，导致产氧量比③少；
(6) 氧气质量为$0.1591\ \mathrm{L}×1.43\ \mathrm{g/L}≈0.2275\ \mathrm{g}$，根据反应式，2个过碳酸钠（相对分子质量$2×314=628$）生成3mol氧气（质量$3×32=96\ \mathrm{g}$），设过碳酸钠质量为$a$，则$\frac{628}{96}=\frac{a}{0.2275}$，解得$a≈1.5\ \mathrm{g}$；
(7) 由图丁可知，其他条件相同时，加入水的体积越大，过碳酸钠分解产氧速率越快，20min内收集氧气体积越大；
[活动三]
(8) 过碳酸钠为固体，便于携带，产氧过程平稳可控，安全性更高；
(9) 产氧和洗气装置可一体化，A观点错误，选A。
【答案】
(1) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(2) 集气瓶
(3) C
(4) 打开分液漏斗的活塞，向储气装置中加水，将氧气从e导管导出
[活动一]
(1) 观察是否有气泡产生，判断氧气的生成速率，同时可观察加湿仓内的水位，便于及时补充水
(2) 湿润氧气，使输出的氧气带有适宜的湿度，同时可通过观察气泡速率判断氧气的输出速率
[活动二]
(3) 连接装置，将右侧量筒中的导管末端浸入水中，向外拉动注射器活塞，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定的高于量筒液面的水柱，说明装置气密性良好
(4) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(5) 30%的过氧化氢溶液浓度过高，反应剧烈放热，使部分氧气随水蒸气逸出，导致收集到的产氧量减少
(6) 1.5
(7) 其他条件相同时，加入水的体积越大，过碳酸钠分解产氧的速率越快，20 min内收集到的氧气体积越大
[活动三]
(8) 过碳酸钠为固体，便于携带，产氧过程平稳，反应可控，安全性更高
(9) A
【知识点】
氧气的制取、化学方程式书写、实验装置连接与气密性检查、化学计算、实验数据分析
【点评】
本题为实践综合题，结合氧气制取的实验知识，考查学生实验设计、分析及计算能力，注重理论联系实际，需学生理解实验原理与装置作用，综合应用知识点解题，难度适中。
【难度系数】
0.5
