1. 2025·武汉质检 新考法·创新实验 某化学兴趣小组对“空气中氧气含量的测定”展开学习。

【经典回顾】二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图1所示）。
（1）该实验中选择使用汞的优点有（填字母）。
A. 汞俗称水银，常温下呈液态，安全无毒
B. 反应生成的氧化汞是固态，不影响压强
C. 在汞槽中起液封作用
【实验回顾】实验室常用图2所示的方法测定空气中氧气的含量。
（2）利用此装置进行实验时，在集气瓶外点燃红磷，一方面会造成空气污染，另一方面伸进集气瓶速度慢了会使实验测定结果（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【实验改进】利用如图3所示的改进装置进行探究。先在容积为200 mL的集气瓶中装进50 mL的水，再在量筒内装入100 mL的水，然后按图连接好仪器，接通电热棒，白磷立即被点燃。
（3）实验结束时量筒内剩余水的体积是73 mL，通过以上数据测得空气中氧气含量为（结果保留到0.1%）。
（4）为了进一步改进实验，提高准确性，该小组向实验室借用了传感器，连接图4中甲所示装置，并测得如图乙所示实验结果。查阅资料，已知相同温度下，气体的体积之比等于压强之比。下列实验记录和分析不合理的是（填字母）。
A. $ t_1 $时刻白磷正在燃烧，观察到瓶内产生大量白烟
B. 根据 $ t_2 $时刻瓶内的气压值，可以计算出氧气占空气体积的百分比
C. 从瓶内气压达到最高点直至 $ t_2 $时刻，瓶内温度始终保持不变
D. $ t_3 $时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其可能原因是打开了弹簧夹

1.（1）B、C （2）偏大 （3）18.0% （4）C
【点拨】（1）汞有毒，A错误；反应生成的氧化汞是固态，几乎不影响装置内气体压强，B正确；汞常温下呈液态，便于形成液封，使玻璃钟罩内形成密闭空间，C正确。（2）燃烧匙伸入集气瓶太慢，导致部分气体受热膨胀逸出，最终导致进入集气瓶中的水偏多，则使测定结果偏大。（3）测得空气中氧气含量为$\dfrac{100\ \mathrm{mL}-73\ \mathrm{mL}}{200\ \mathrm{mL}-50\ \mathrm{mL}} × 100\% = 18.0\%$。（4）$t_1$时刻白磷正在燃烧，观察到瓶内产生大量白烟，A正确；已知相同温度下，气体的体积之比等于压强之比，根据$t_2$时刻瓶内的气压值，可以计算出氧气占空气体积的百分比，B正确；从瓶内气压达到最高点直至$t_2$时刻，瓶内温度先升高后下降，C错误；$t_3$时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其可能原因是打开了弹簧夹，D正确。

【分析】
本题围绕空气中氧气含量的测定展开，需结合实验原理、装置特点、误差分析及数据计算逐一分析各小问：
（1）判断拉瓦锡实验中汞的优点，需结合汞的性质及实验需求；
（2）分析红磷伸入集气瓶速度慢对测定结果的影响，需考虑气体受热膨胀逸出的情况；
（3）计算空气中氧气含量，需明确集气瓶内空气体积及消耗氧气的体积；
（4）结合气压变化图分析各选项，需理解白磷燃烧的温度、气压变化及实验操作对气压的影响。
【解析】
（1）选项A：汞俗称水银，常温下呈液态，但汞有毒，存在安全隐患，A错误；选项B：反应生成的氧化汞是固态，不会改变装置内气体的量，不影响压强，B正确；选项C：汞常温下为液态，可在汞槽中形成液封，保证装置密闭，C正确，故答案为BC。
（2）在集气瓶外点燃红磷，若伸进集气瓶速度慢，瓶内部分气体受热膨胀逸出，冷却后进入集气瓶的水偏多，导致测定结果偏大。
（3）集气瓶内空气体积为$200\ \mathrm{mL}-50\ \mathrm{mL}=150\ \mathrm{mL}$，量筒内减少的水的体积即为消耗氧气的体积：$100\ \mathrm{mL}-73\ \mathrm{mL}=27\ \mathrm{mL}$，则空气中氧气含量为$\dfrac{27\ \mathrm{mL}}{150\ \mathrm{mL}}×100\%=18.0\%$。
（4）选项A：$t_1$时刻白磷正在燃烧，瓶内产生大量白烟，A合理；选项B：相同温度下气体体积之比等于压强之比，可根据$t_2$时刻气压值计算氧气占空气体积的百分比，B合理；选项C：白磷燃烧放热，气压达到最高点时温度最高，之后温度逐渐下降至室温，并非始终不变，C不合理；选项D：$t_3$时刻后气压显著增加，可能是打开弹簧夹，水进入瓶内使气压增大，D合理，故答案为C。
【答案】
（1）B、C；（2）偏大；（3）18.0%；（4）C
【知识点】
空气中氧气含量的测定、实验误差分析、化学实验装置的特点
【点评】
本题结合经典实验与创新改进实验，考查空气中氧气含量测定的核心知识，涵盖实验原理、装置优缺点、误差分析、数据计算及图像分析，综合性较强，需学生掌握实验细节并灵活运用相关原理。
【难度系数】
0.5

2. 下列各图表示利用一定量过氧化氢溶液制取氧气中相关量的变化，其中正确的是（）

2.B
【点拨】催化剂在化学反应前后质量不变，且加入催化剂不改变生成物的质量，A选项错误；一定量的过氧化氢溶液，质量分数越大，产生的气体越多，B选项正确；过氧化氢分解生成水，故溶液中水的质量增大，反应结束后质量不变，C选项错误；二氧化锰是反应的催化剂，反应前后质量不变，D选项错误；故选B。

【分析】要判断各图像是否正确，需结合过氧化氢分解的反应原理：$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}↑}$，明确催化剂的作用（仅改变化学反应速率，不改变生成物质量，反应前后自身质量不变）、过氧化氢分解对溶液中水质量的影响，再逐一分析选项：
选项A：$\ce{MnO_{2}}$是催化剂，不改变生成氧气的总质量，若过氧化氢量相同，有无$\ce{MnO_{2}}$时最终氧气质量应相等，图像中两者最终氧气质量不同，错误。
选项B：相同量的过氧化氢溶液，浓度越大，完全分解产生氧气的质量越多，且浓度大的反应速率更快，图像符合该规律，正确。
选项C：过氧化氢分解生成水，溶液中水的质量应逐渐增大，反应结束后不变，图像中质量减少，错误。
选项D：$\ce{MnO_{2}}$是催化剂，反应前后质量不变，图像中质量减为0，错误。
【解析】根据过氧化氢分解的反应原理，对各选项分析如下：
1. 选项A：$\ce{MnO_{2}}$作为过氧化氢分解的催化剂，只能加快反应速率，无法改变最终生成氧气的总质量。若过氧化氢的量相同，有无$\ce{MnO_{2}}$时，最终产生氧气的质量应相等，但图像中有$\ce{MnO_{2}}$时最终氧气质量更大，故A错误。
2. 选项B：相同体积的过氧化氢溶液，浓度越大（10%＞5%），所含过氧化氢的质量越多，完全分解生成氧气的质量越多；且浓度大的过氧化氢反应速率更快，反应时间更短，图像符合该变化规律，故B正确。
3. 选项C：过氧化氢分解生成水，反应过程中溶液中水的质量应逐渐增大，反应结束后水的质量不再变化，而图像中溶液中水的质量逐渐减少，故C错误。
4. 选项D：$\ce{MnO_{2}}$是该反应的催化剂，化学反应前后其质量和化学性质均不变，图像中$\ce{MnO_{2}}$质量逐渐减少至0，不符合催化剂的特点，故D错误。
【答案】B
【知识点】催化剂的性质、过氧化氢分解反应、化学图像分析
【点评】本题结合过氧化氢制取氧气的反应，考查对反应中各物质质量变化、催化剂特点的理解，需准确把握反应原理，逐一分析图像横纵坐标的意义，是化学中常见的基础图像分析题，难度适中。
【难度系数】0.6

3.如图所示是硫在氧气中燃烧的实验。燃烧停止后，取出燃烧匙，用毛玻璃片盖紧集气瓶，振荡，悬空倒置，发现毛玻璃片不脱落。
（1）硫在氧气中燃烧的文字表达式为
。
（2）水的作用是。

（3）毛玻璃片不脱落时，大气压强（填“大于”“小于”或“等于”）瓶内气体压强。

3.（1）硫 + 氧气$\stackrel{点燃}{→}$二氧化硫
（2）吸收生成的二氧化硫，防止污染空气 （3）大于
【点拨】（2）二氧化硫有毒，直接排放到空气中会污染空气，所以瓶底加水，吸收生成的二氧化硫，防止污染空气。
（3）悬空倒置，毛玻璃片不脱落，说明大气压强大于瓶内气体压强，这是因为水吸收生成的二氧化硫气体，使瓶内压强减小。

【分析】本题围绕硫在氧气中燃烧的实验展开，需结合硫燃烧的反应原理、生成物的性质以及压强变化解答三个问题：（1）回忆硫燃烧的反应物、反应条件和生成物，书写对应文字表达式；（2）根据生成物二氧化硫的毒性，分析瓶底水的作用；（3）结合瓶内气体的变化，判断内外压强的大小关系。
【解析】
（1）硫在氧气中燃烧，反应物为硫和氧气，反应条件是点燃，生成物为二氧化硫，因此文字表达式为：硫 + 氧气$\stackrel{点燃}{→}$二氧化硫。
（2）硫燃烧生成有毒的二氧化硫气体，直接排放会污染空气，集气瓶底部的水可溶解并吸收二氧化硫，避免其逸出污染空气，因此水的作用是吸收生成的二氧化硫，防止污染空气。
（3）硫燃烧消耗瓶内氧气，同时生成的二氧化硫被瓶内的水吸收，导致瓶内气体减少、压强减小，小于外界大气压强，所以悬空倒置时，外界大气压将毛玻璃片压住使其不脱落，即大气压强大于瓶内气体压强。
【答案】
（1）硫 + 氧气$\stackrel{点燃}{→}$二氧化硫；（2）吸收生成的二氧化硫，防止污染空气；（3）大于
【知识点】
氧气的化学性质、二氧化硫的性质、大气压强
【点评】
本题是初中化学基础实验题，考查硫在氧气中燃烧的核心知识点，侧重实验原理和细节的理解，难度适中，属于学生应掌握的基础内容。
【难度系数】
0.5