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16. 水是生命之源。
（1）探水：电解水实验中生成的两种气体的体积与时间的关系如图1所示，其中表示氢气的是
（2）净水：图2是可将湖水净化为饮用水的简易装置。
① 活性炭层的作用是
② 过滤须考虑过滤器材质的孔径大小。某微粒的直径为10 μm，装置中能把该微粒“筛”出来的是
A. 孔径20 μm过滤网 B. 孔径10 μm过滤网 C. 孔径5 μm过滤网
（1）探水：电解水实验中生成的两种气体的体积与时间的关系如图1所示，其中表示氢气的是
a
（填“a”或“b”），该反应证明水由氢元素和氧元素
组成。 （2）净水：图2是可将湖水净化为饮用水的简易装置。
① 活性炭层的作用是
吸附色素和异味
。② 过滤须考虑过滤器材质的孔径大小。某微粒的直径为10 μm，装置中能把该微粒“筛”出来的是
C
（填字母）。A. 孔径20 μm过滤网 B. 孔径10 μm过滤网 C. 孔径5 μm过滤网
答案
16.(1)a 氢元素和氧元素 (2)① 吸附色素和异味 ② C
解析
【分析】
本题考查水的相关基础知识，分为电解水和净水两部分。（1）电解水实验需牢记“正氧负氢，氢二氧一”的规律，即生成氢气的体积是氧气的2倍，据此判断对应氢气的气体；结合化学反应前后元素种类不变，推导水的组成。（2）净水部分，利用活性炭的吸附性分析其作用；根据过滤原理，过滤网孔径需小于微粒直径才能筛出目标微粒，据此选择合适选项。
【解析】
（1）电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，且氢气与氧气的体积比为2:1，图中a气体体积更大，故表示氢气；电解水生成H₂和O₂，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，证明水由氢元素和氧元素组成。
（2）①活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附水中的色素和异味，故活性炭层的作用是吸附色素和异味；②过滤时，要筛出直径为10μm的微粒，需过滤网孔径小于10μm：A选项孔径20μm＞10μm，无法筛出；B选项孔径10μm，微粒可通过；C选项孔径5μm＜10μm，能将该微粒筛出，故选C。
【答案】
(1)a 氢元素和氧元素 (2)①吸附色素和异味 ②C
【知识点】
电解水实验、水的净化、过滤原理
【点评】
本题为水相关的基础题型，考查电解水结论、净水方法及过滤原理，知识点均为教材核心内容，难度较低，适合巩固基础。
【难度系数】
0.8
本题考查水的相关基础知识，分为电解水和净水两部分。（1）电解水实验需牢记“正氧负氢，氢二氧一”的规律，即生成氢气的体积是氧气的2倍，据此判断对应氢气的气体；结合化学反应前后元素种类不变，推导水的组成。（2）净水部分，利用活性炭的吸附性分析其作用；根据过滤原理，过滤网孔径需小于微粒直径才能筛出目标微粒，据此选择合适选项。
【解析】
（1）电解水时，负极产生氢气，正极产生氧气，且氢气与氧气的体积比为2:1，图中a气体体积更大，故表示氢气；电解水生成H₂和O₂，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，证明水由氢元素和氧元素组成。
（2）①活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附水中的色素和异味，故活性炭层的作用是吸附色素和异味；②过滤时，要筛出直径为10μm的微粒，需过滤网孔径小于10μm：A选项孔径20μm＞10μm，无法筛出；B选项孔径10μm，微粒可通过；C选项孔径5μm＜10μm，能将该微粒筛出，故选C。
【答案】
(1)a 氢元素和氧元素 (2)①吸附色素和异味 ②C
【知识点】
电解水实验、水的净化、过滤原理
【点评】
本题为水相关的基础题型，考查电解水结论、净水方法及过滤原理，知识点均为教材核心内容，难度较低，适合巩固基础。
【难度系数】
0.8
17. 根据下图实验回答问题。
（1）实验甲试管中发生反应的符号表达式为
① 试管外壁的水未擦干 ② 停止加热后未及时将导管拿出水面 ③ 试管口未略向下倾斜
（2）实验乙中铁丝燃烧时集气瓶底放少量水的原因是
（3）实验丙中，能证明燃烧产生二氧化碳的现象为
（1）实验甲试管中发生反应的符号表达式为
$\ce{KMnO_{4} \xrightarrow{\Delta} K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}}$
；若收集到的气体纯度不高，可能原因是集气瓶未装满水(或导管口刚产生气泡就开始收集)
。实验过程中试管破裂，可能原因有①②③
（填序号）。① 试管外壁的水未擦干 ② 停止加热后未及时将导管拿出水面 ③ 试管口未略向下倾斜
（2）实验乙中铁丝燃烧时集气瓶底放少量水的原因是
防止高温熔融物溅落到集气瓶底部使集气瓶炸裂
。伸入铁丝的合适实验操作是A
（填“A”或“B”）。（3）实验丙中，能证明燃烧产生二氧化碳的现象为
澄清石灰水变浑浊
；对比实验①②现象可得到的结论是氧气的浓度不同，木炭燃烧的剧烈程度不同
。答案
17.(1)$\ce{KMnO_{4} \xrightarrow{\Delta} K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}}$ 集气瓶未装满水(或导管口刚产生气泡就开始收集) ①②③ (2)防止高温熔融物溅落到集气瓶底部使集气瓶炸裂 A (3)澄清石灰水变浑浊 氧气的浓度不同，木炭燃烧的剧烈程度不同
解析
【分析】
本题围绕氧气的制取和性质实验展开，需分别分析实验甲（高锰酸钾制氧气）、实验乙（铁丝在氧气中燃烧）、实验丙（木炭在氧气中燃烧）的相关知识点。对于实验甲，要掌握高锰酸钾分解的反应表达式、氧气收集不纯的原因、试管炸裂的可能因素；实验乙需明确铁丝燃烧实验的操作要点和注意事项；实验丙要理解二氧化碳的检验方法以及对比实验的结论。
【解析】
（1）实验甲中，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，符号表达式为$\ce{KMnO_{4} \xrightarrow{\Delta} K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}}$。收集的氧气纯度不高，可能是集气瓶未装满水（留有空气），或导管口刚产生气泡就开始收集（初始气泡是装置内的空气）。试管破裂的原因：①试管外壁有水未擦干，加热时受热不均导致炸裂；②停止加热后未及时将导管拿出水面，水槽中的水倒吸入热的试管，使试管炸裂；③试管口未略向下倾斜，冷凝水倒流回试管底部，导致试管炸裂，故填①②③。
（2）实验乙中铁丝燃烧生成高温熔融物，集气瓶底放少量水是为了防止高温熔融物溅落炸裂集气瓶底。伸入铁丝时，应从上往下缓慢伸入（操作A），若直接伸到底部（操作B），会使瓶内氧气受热逸出，导致铁丝燃烧不明显，故填A。
（3）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，因此实验丙中证明燃烧产生二氧化碳的现象是澄清石灰水变浑浊；实验①是木炭在空气中燃烧，②是木炭在氧气中燃烧，对比现象可知氧气浓度不同，木炭燃烧的剧烈程度不同。
【答案】
(1)$\ce{KMnO_{4} \xrightarrow{\Delta} K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}}$；集气瓶未装满水(或导管口刚产生气泡就开始收集)；①②③
(2)防止高温熔融物溅落到集气瓶底部使集气瓶炸裂；A
(3)澄清石灰水变浑浊；氧气的浓度不同，木炭燃烧的剧烈程度不同
【知识点】
氧气的制取、氧气的性质、实验操作注意事项
【点评】
本题为基础实验综合题，考查氧气制取与性质实验的核心知识点，涵盖反应表达式书写、实验操作细节、实验现象分析等，需学生掌握实验的基本操作和原理，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题围绕氧气的制取和性质实验展开，需分别分析实验甲（高锰酸钾制氧气）、实验乙（铁丝在氧气中燃烧）、实验丙（木炭在氧气中燃烧）的相关知识点。对于实验甲，要掌握高锰酸钾分解的反应表达式、氧气收集不纯的原因、试管炸裂的可能因素；实验乙需明确铁丝燃烧实验的操作要点和注意事项；实验丙要理解二氧化碳的检验方法以及对比实验的结论。
【解析】
（1）实验甲中，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，符号表达式为$\ce{KMnO_{4} \xrightarrow{\Delta} K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}}$。收集的氧气纯度不高，可能是集气瓶未装满水（留有空气），或导管口刚产生气泡就开始收集（初始气泡是装置内的空气）。试管破裂的原因：①试管外壁有水未擦干，加热时受热不均导致炸裂；②停止加热后未及时将导管拿出水面，水槽中的水倒吸入热的试管，使试管炸裂；③试管口未略向下倾斜，冷凝水倒流回试管底部，导致试管炸裂，故填①②③。
（2）实验乙中铁丝燃烧生成高温熔融物，集气瓶底放少量水是为了防止高温熔融物溅落炸裂集气瓶底。伸入铁丝时，应从上往下缓慢伸入（操作A），若直接伸到底部（操作B），会使瓶内氧气受热逸出，导致铁丝燃烧不明显，故填A。
（3）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，因此实验丙中证明燃烧产生二氧化碳的现象是澄清石灰水变浑浊；实验①是木炭在空气中燃烧，②是木炭在氧气中燃烧，对比现象可知氧气浓度不同，木炭燃烧的剧烈程度不同。
【答案】
(1)$\ce{KMnO_{4} \xrightarrow{\Delta} K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}}$；集气瓶未装满水(或导管口刚产生气泡就开始收集)；①②③
(2)防止高温熔融物溅落到集气瓶底部使集气瓶炸裂；A
(3)澄清石灰水变浑浊；氧气的浓度不同，木炭燃烧的剧烈程度不同
【知识点】
氧气的制取、氧气的性质、实验操作注意事项
【点评】
本题为基础实验综合题，考查氧气制取与性质实验的核心知识点，涵盖反应表达式书写、实验操作细节、实验现象分析等，需学生掌握实验的基本操作和原理，难度适中。
【难度系数】
0.7
三、实验探究题
18. 某化学兴趣小组欲用家用制氧机制取“富氧空气”并开展相关探究，进行以下实验。
【查阅资料】通常情况下人体吸入气体和呼出气体的成分如下：
（1）氮气在呼吸过程中没有参与化学反应，说明氮气的性质
（2）根据上表数据分析Y
【实验测定】测定“富氧空气”中氧气的含量。
“沸石分子筛”能将氮气等分子吸附，是家用制氧机的关键部件。通过控制按钮，利用变压吸附技术，获得不同浓度的富氧空气，为该制氧过程的示意图。
用图3装置测定“富氧空气”中氧气的含量（集气瓶中“富氧空气”的体积为150 mL，底部残留少量水，燃烧匙内有足量红磷），操作如下：
Ⅰ. 往量筒内加入适量水，读出量筒内水的体积为$V_1=60\ \mathrm{mL}$。
Ⅱ. 用电点火装置点燃红磷，充分反应。
Ⅲ. 冷却至室温后打开止水夹，待右侧量筒内液面不再变化时，排出气球中的气体，调节两边液面在同一水平面上，读出量筒内水的体积为$V_2=18\ \mathrm{mL}$。
（3）实验前，用排水法收集“富氧空气”，气体应从图2中的管
（4）操作Ⅱ中红磷燃烧的符号表达式为$\mathrm{P} + \mathrm{O}_2 \xrightarrow{\mathrm{点燃}} \mathrm{P}_2\mathrm{O}_5$。
（5）本次实验测得“富氧空气”中氧气的含量为
【拓展延伸】“温控保鲜”和“气调保鲜”是两类食品保鲜技术，它们通过降低温度和改变气体成分，达到抑制储藏物细胞呼吸的目的。如下图所示是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。
（6）冰箱中常用的是“气调保鲜”，在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是
（7）“富氧空气”中氧气和其他气体的体积比可能是
A. $1:3$ B. $1:4$ C. $1:5$ D. $1:6$
18. 某化学兴趣小组欲用家用制氧机制取“富氧空气”并开展相关探究，进行以下实验。
【查阅资料】通常情况下人体吸入气体和呼出气体的成分如下：
（1）氮气在呼吸过程中没有参与化学反应，说明氮气的性质
不活泼
（填“活泼”或“不活泼”）。（2）根据上表数据分析Y
＜
（填“＞”“＝”或“＜”）78。【实验测定】测定“富氧空气”中氧气的含量。
“沸石分子筛”能将氮气等分子吸附，是家用制氧机的关键部件。通过控制按钮，利用变压吸附技术，获得不同浓度的富氧空气，为该制氧过程的示意图。
用图3装置测定“富氧空气”中氧气的含量（集气瓶中“富氧空气”的体积为150 mL，底部残留少量水，燃烧匙内有足量红磷），操作如下：
Ⅰ. 往量筒内加入适量水，读出量筒内水的体积为$V_1=60\ \mathrm{mL}$。
Ⅱ. 用电点火装置点燃红磷，充分反应。
Ⅲ. 冷却至室温后打开止水夹，待右侧量筒内液面不再变化时，排出气球中的气体，调节两边液面在同一水平面上，读出量筒内水的体积为$V_2=18\ \mathrm{mL}$。
（3）实验前，用排水法收集“富氧空气”，气体应从图2中的管
b
（填“a”或“b”）通入。（4）操作Ⅱ中红磷燃烧的符号表达式为$\mathrm{P} + \mathrm{O}_2 \xrightarrow{\mathrm{点燃}} \mathrm{P}_2\mathrm{O}_5$。
（5）本次实验测得“富氧空气”中氧气的含量为
28%
。【拓展延伸】“温控保鲜”和“气调保鲜”是两类食品保鲜技术，它们通过降低温度和改变气体成分，达到抑制储藏物细胞呼吸的目的。如下图所示是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。
（6）冰箱中常用的是“气调保鲜”，在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是
富氮空气
（填“富氧空气”或“富氮空气”）。（7）“富氧空气”中氧气和其他气体的体积比可能是
A
（填字母）。A. $1:3$ B. $1:4$ C. $1:5$ D. $1:6$
答案
18.(1)不活泼 (2)＜ (3)b (4)$\ce{P + O_{2} \xrightarrow{点燃} P_{2}O_{5}}$ (5)28% (6)富氮空气 (7)A
解析
【分析】
1. 氮气未参与呼吸反应，说明其化学性质稳定，即不活泼；
2. 人体呼吸消耗氧气，生成二氧化碳和水，氮气不参与反应，因此呼出气体中氮气的体积分数小于吸入气体的78%，故Y＜78；
3. 排水法收集气体时，气体密度小于水，应从短管通入，将水从长管排出，因此气体从b管通入；
4. 测定氧气含量时，量筒内减少的水的体积等于消耗氧气的体积，结合集气瓶体积计算氧气含量；
5. 气调保鲜需抑制细胞呼吸，呼吸需要氧气，因此应选用氧气含量低的富氮空气；
6. 富氧空气的氧气含量高于空气中的21%，计算各选项氧气比例，选出符合要求的选项。
【解析】
（1）氮气在呼吸过程中未参与化学反应，说明氮气的化学性质不活泼，故填“不活泼”；
（2）人体吸入气体中氮气体积分数为78%，呼吸消耗氧气，氮气不参与反应，因此呼出气体中氮气体积分数减小，故Y＜78；
（3）排水法收集气体时，气体密度小于水，应从短管（b管）通入，水从长管排出，故填“b”；
（5）实验中，量筒内减少的水的体积即为消耗氧气的体积：$V(\ce{O2})=V_1-V_2=60\ \mathrm{mL}-18\ \mathrm{mL}=42\ \mathrm{mL}$，集气瓶体积为150 mL，因此氧气含量为$\frac{42\ \mathrm{mL}}{150\ \mathrm{mL}}×100\%=28\%$；
（6）气调保鲜需抑制细胞呼吸，呼吸需要氧气，因此进入保鲜室的气体应减少氧气，选用富氮空气（氮气化学性质稳定，可抑制呼吸），故填“富氮空气”；
（7）富氧空气的氧气体积分数高于空气的21%，各选项中：A选项氧气体积分数为$\frac{1}{1+3}×100\%=25\%＞21\%$，符合；B为20%，C约16.7%，D约14.3%，均低于或等于空气的氧气体积分数，故填“A”。
【答案】
(1)不活泼 (2)＜ (3)b (4)$\ce{P + O_{2} \xrightarrow{点燃} P_{2}O_{5}}$ (5)28% (6)富氮空气 (7)A
【知识点】
空气的组成、氧气含量的测定、气体的性质
【点评】
本题结合家用制氧和食品保鲜的实际情境，考查空气成分、氧气含量测定等基础知识点，需要学生结合实验操作和数据进行分析，注重知识的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
1. 氮气未参与呼吸反应，说明其化学性质稳定，即不活泼；
2. 人体呼吸消耗氧气，生成二氧化碳和水，氮气不参与反应，因此呼出气体中氮气的体积分数小于吸入气体的78%，故Y＜78；
3. 排水法收集气体时，气体密度小于水，应从短管通入，将水从长管排出，因此气体从b管通入；
4. 测定氧气含量时，量筒内减少的水的体积等于消耗氧气的体积，结合集气瓶体积计算氧气含量；
5. 气调保鲜需抑制细胞呼吸，呼吸需要氧气，因此应选用氧气含量低的富氮空气；
6. 富氧空气的氧气含量高于空气中的21%，计算各选项氧气比例，选出符合要求的选项。
【解析】
（1）氮气在呼吸过程中未参与化学反应，说明氮气的化学性质不活泼，故填“不活泼”；
（2）人体吸入气体中氮气体积分数为78%，呼吸消耗氧气，氮气不参与反应，因此呼出气体中氮气体积分数减小，故Y＜78；
（3）排水法收集气体时，气体密度小于水，应从短管（b管）通入，水从长管排出，故填“b”；
（5）实验中，量筒内减少的水的体积即为消耗氧气的体积：$V(\ce{O2})=V_1-V_2=60\ \mathrm{mL}-18\ \mathrm{mL}=42\ \mathrm{mL}$，集气瓶体积为150 mL，因此氧气含量为$\frac{42\ \mathrm{mL}}{150\ \mathrm{mL}}×100\%=28\%$；
（6）气调保鲜需抑制细胞呼吸，呼吸需要氧气，因此进入保鲜室的气体应减少氧气，选用富氮空气（氮气化学性质稳定，可抑制呼吸），故填“富氮空气”；
（7）富氧空气的氧气体积分数高于空气的21%，各选项中：A选项氧气体积分数为$\frac{1}{1+3}×100\%=25\%＞21\%$，符合；B为20%，C约16.7%，D约14.3%，均低于或等于空气的氧气体积分数，故填“A”。
【答案】
(1)不活泼 (2)＜ (3)b (4)$\ce{P + O_{2} \xrightarrow{点燃} P_{2}O_{5}}$ (5)28% (6)富氮空气 (7)A
【知识点】
空气的组成、氧气含量的测定、气体的性质
【点评】
本题结合家用制氧和食品保鲜的实际情境，考查空气成分、氧气含量测定等基础知识点，需要学生结合实验操作和数据进行分析，注重知识的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
