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8. 跨学科 学科综合 某兴趣小组在跨学科实践课上制作了一台简易化学“制氧机”，如图1所示，该制氧机通过A、B两种物质产生氧气，其中A是过碳酸钠白色固体，B是二氧化锰黑色粉末。过碳酸钠($2Na_2CO_3 · 3H_2O_2$)加水溶解会分解生成$Na_2CO_3$和$H_2O_2$。
用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。
(1)反应仓中$H_2O_2$生成氧气的符号表达式是________，过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是________(填字母)。
A. 可以通过气泡观察氧气生成的速率
B. 降低氧气温度
C. 加快氧气的生成
(2)验证过滤仓导出的气体是氧气的方法是________。
(3)如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，从图2中可选用的气体发生装置是________(填字母，下同)，收集装置是________。
用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。
(1)反应仓中$H_2O_2$生成氧气的符号表达式是________，过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是________(填字母)。
A. 可以通过气泡观察氧气生成的速率
B. 降低氧气温度
C. 加快氧气的生成
(2)验证过滤仓导出的气体是氧气的方法是________。
(3)如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，从图2中可选用的气体发生装置是________(填字母，下同)，收集装置是________。
答案
（1）$\ce{H_{2}O_{2}\xrightarrow{MnO_{2}} H_{2}O+O_{2}}$；A、B
（2）在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，则证明导出的气体为氧气
（3）B；C或E
【点拨】（1）反应仓中$\ce{H_{2}O_{2}}$在二氧化锰作催化剂的条件下生成水和氧气，反应的符号表达式为$\ce{H_{2}O_{2}\xrightarrow{MnO_{2}} H_{2}O+O_{2}}$，过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是可以通过气泡观察氧气生成的速率、降低氧气温度。
（2）氧气能使带火星的木条复燃，故验证过滤仓导出的气体是氧气的方法是在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，则证明导出的气体为氧气。（3）在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气的反应物状态是固体和液体，反应条件是常温，则应选B为发生装置；因为氧气的密度比空气大，且不易溶于水，所以收集装置可以选C或E。
（2）在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，则证明导出的气体为氧气
（3）B；C或E
【点拨】（1）反应仓中$\ce{H_{2}O_{2}}$在二氧化锰作催化剂的条件下生成水和氧气，反应的符号表达式为$\ce{H_{2}O_{2}\xrightarrow{MnO_{2}} H_{2}O+O_{2}}$，过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是可以通过气泡观察氧气生成的速率、降低氧气温度。
（2）氧气能使带火星的木条复燃，故验证过滤仓导出的气体是氧气的方法是在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，则证明导出的气体为氧气。（3）在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气的反应物状态是固体和液体，反应条件是常温，则应选B为发生装置；因为氧气的密度比空气大，且不易溶于水，所以收集装置可以选C或E。
解析
【分析】
本题围绕简易制氧机的制氧原理，考查过氧化氢制氧气的反应、氧气的检验及制取装置的选择。首先明确反应仓中是过氧化氢在二氧化锰催化下分解，过滤仓的水可观察速率、降温；验证氧气用带火星木条；实验室制取时，反应物状态和反应条件决定发生装置，氧气的性质决定收集装置。
【解析】
（1）反应仓中过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，符号表达式为$\ce{H_{2}O_{2}\xrightarrow{MnO_{2}} H_{2}O + O_{2}}$；过滤仓的水，可通过气泡产生快慢判断氧气生成速率（A正确），反应放热时水可降低氧气温度（B正确），水无法加快氧气生成（C错误），故选AB。
（2）氧气具有助燃性，能使带火星木条复燃，故验证方法为：在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，则证明导出的气体是氧气。
（3）实验室制取氧气的反应物为固体（二氧化锰）和液体（过碳酸钠溶液），反应常温，选固液常温型发生装置B；氧气密度比空气大，选向上排空气法（装置C），氧气不易溶于水，选排水法（装置E），故收集装置为C或E。
【答案】
（1）$\ce{H_{2}O_{2}\xrightarrow{MnO_{2}} H_{2}O + O_{2}}$；AB
（2）在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，则证明导出的气体为氧气
（3）B；C或E
【知识点】
过氧化氢分解制氧气；氧气的检验；气体制取装置的选择
【点评】
本题结合跨学科实践的简易制氧机，将化学基础知识与实际应用结合，考查核心知识点，难度适中，注重学生对知识的理解与应用。
【难度系数】
0.6
本题围绕简易制氧机的制氧原理，考查过氧化氢制氧气的反应、氧气的检验及制取装置的选择。首先明确反应仓中是过氧化氢在二氧化锰催化下分解，过滤仓的水可观察速率、降温；验证氧气用带火星木条；实验室制取时，反应物状态和反应条件决定发生装置，氧气的性质决定收集装置。
【解析】
（1）反应仓中过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，符号表达式为$\ce{H_{2}O_{2}\xrightarrow{MnO_{2}} H_{2}O + O_{2}}$；过滤仓的水，可通过气泡产生快慢判断氧气生成速率（A正确），反应放热时水可降低氧气温度（B正确），水无法加快氧气生成（C错误），故选AB。
（2）氧气具有助燃性，能使带火星木条复燃，故验证方法为：在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，则证明导出的气体是氧气。
（3）实验室制取氧气的反应物为固体（二氧化锰）和液体（过碳酸钠溶液），反应常温，选固液常温型发生装置B；氧气密度比空气大，选向上排空气法（装置C），氧气不易溶于水，选排水法（装置E），故收集装置为C或E。
【答案】
（1）$\ce{H_{2}O_{2}\xrightarrow{MnO_{2}} H_{2}O + O_{2}}$；AB
（2）在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，则证明导出的气体为氧气
（3）B；C或E
【知识点】
过氧化氢分解制氧气；氧气的检验；气体制取装置的选择
【点评】
本题结合跨学科实践的简易制氧机，将化学基础知识与实际应用结合，考查核心知识点，难度适中，注重学生对知识的理解与应用。
【难度系数】
0.6
9. 新考法 创新实验 某兴趣小组制取并收集氧气。
（1）制氧气：三位同学分别设计了以$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液为原料制$\ce{O_{2}}$的发生装置甲、乙、丙。
①仪器 m 的名称是
②乙装置用$\ce{MnO_{2}}$作催化剂，先用黏合剂将$\ce{MnO_{2}}$粉末制成团状，将团状$\ce{MnO_{2}}$放在多孔隔板上。乙装置制取氧气过程中压强变化曲线如图3所示，P点对应的操作是
③丙装置用铂丝（可上下抽动）作催化剂，安全管（玻璃导管）下端浸没于$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液中。如果烧瓶内压强过大，安全管中出现的现象是
④甲、乙、丙装置中，可灵活控制反应的发生与停止的有
（2）收集氧气：某同学利用图2所示的空塑料输液袋收集氧气，氧气应从
（1）制氧气：三位同学分别设计了以$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液为原料制$\ce{O_{2}}$的发生装置甲、乙、丙。
①仪器 m 的名称是
分液漏斗
。②乙装置用$\ce{MnO_{2}}$作催化剂，先用黏合剂将$\ce{MnO_{2}}$粉末制成团状，将团状$\ce{MnO_{2}}$放在多孔隔板上。乙装置制取氧气过程中压强变化曲线如图3所示，P点对应的操作是
关闭活塞K
。③丙装置用铂丝（可上下抽动）作催化剂，安全管（玻璃导管）下端浸没于$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液中。如果烧瓶内压强过大，安全管中出现的现象是
液面上升
。此时，应采取的措施是将安全管上移，使下端管口移出液面
。④甲、乙、丙装置中，可灵活控制反应的发生与停止的有
乙、丙
。（2）收集氧气：某同学利用图2所示的空塑料输液袋收集氧气，氧气应从
a
（填“a”或“b”）端进入。答案
（1）①分液漏斗 ②关闭活塞K ③液面上升；将安全管上移，使下端管口移出液面 ④乙、丙 （2）a
【点拨】（1）①仪器m是分液漏斗。②分析图3，乙中气压大于大气压时，液体被压回长颈漏斗，反应停止，则P点对应的操作是关闭活塞K。③如果烧瓶内压强过大，安全管中出现的现象是液面上升，为了减小压强，可排出部分气体，故采取的措施是将安全管上移，使下端管口移出液面。④甲装置能控制反应的速率，不能控制气体的产生与停止；乙中打开活塞K，$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液浸没团状$\ce{MnO_{2}}$，反应发生，立即产生$\ce{O_{2}}$，关闭活塞K，试管中的气压增大，液体被压入长颈漏斗，导致液面下降，直至液体和固体分离，反应停止，可灵活控制反应的发生与停止；丙装置中，将铂丝插入溶液中，立即产生$\ce{O_{2}}$，将铂丝移出溶液，反应停止，可灵活控制反应的发生与停止。
（2）氧气的密度大于空气，则用图2的空塑料输液袋收集氧气，氧气应从a端进入。
【点拨】（1）①仪器m是分液漏斗。②分析图3，乙中气压大于大气压时，液体被压回长颈漏斗，反应停止，则P点对应的操作是关闭活塞K。③如果烧瓶内压强过大，安全管中出现的现象是液面上升，为了减小压强，可排出部分气体，故采取的措施是将安全管上移，使下端管口移出液面。④甲装置能控制反应的速率，不能控制气体的产生与停止；乙中打开活塞K，$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液浸没团状$\ce{MnO_{2}}$，反应发生，立即产生$\ce{O_{2}}$，关闭活塞K，试管中的气压增大，液体被压入长颈漏斗，导致液面下降，直至液体和固体分离，反应停止，可灵活控制反应的发生与停止；丙装置中，将铂丝插入溶液中，立即产生$\ce{O_{2}}$，将铂丝移出溶液，反应停止，可灵活控制反应的发生与停止。
（2）氧气的密度大于空气，则用图2的空塑料输液袋收集氧气，氧气应从a端进入。
解析
【分析】
本题围绕氧气的制取与收集展开，需结合各装置的结构特点、压强变化规律及气体性质分析问题：
1. 识别仪器：带活塞的液体添加仪器为分液漏斗，对应仪器m；
2. 乙装置压强变化：乙装置有活塞K，关闭活塞K时，产生的氧气无法排出，装置内压强上升，对应图3中P点的压强变化；
3. 丙装置压强过大的应对：烧瓶内压强过大时，液体会被压入安全管导致液面上升，可通过上移安全管排出多余气体；
4. 控制反应发生停止的装置：需能实现固液分离，结合各装置特点判断；
5. 氧气收集：根据氧气密度与空气的关系，选择进气端。
【解析】
（1）①仪器m是分液漏斗，用于添加液体药品，可通过活塞控制液体滴加速度；
②乙装置中，打开活塞K时反应产生的氧气可排出，压强稳定；关闭活塞K后，装置内氧气无法导出，压强逐渐增大，对应图3中P点的压强上升，因此P点操作是关闭活塞K；
③丙装置中，若烧瓶内压强过大，内部压力会将液体压入安全管，使安全管液面上升；此时将安全管上移，使下端管口移出液面，多余气体可通过安全管排出，降低压强；
④甲装置仅能控制液体滴加速率，无法实现固液分离，不能控制反应的发生与停止；乙装置关闭活塞K时，试管内压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，打开活塞K时液体回落，反应发生，可灵活控制；丙装置铂丝插入溶液反应，移出溶液反应停止，可灵活控制，故填乙、丙；
（2）氧气密度大于空气，用图2装置收集时，氧气应从a端进入，空气从b端排出，从而收集到氧气。
【答案】
（1）①分液漏斗；②关闭活塞K；③液面上升；将安全管上移，使下端管口移出液面；④乙、丙；（2）a
【知识点】
常见气体发生装置；氧气的制取；气体收集方法
【点评】
本题结合创新实验装置考查氧气的制取与收集，需理解装置的工作原理，利用压强变化分析实验操作，同时掌握气体收集的依据，是对实验基础的综合考查，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕氧气的制取与收集展开，需结合各装置的结构特点、压强变化规律及气体性质分析问题：
1. 识别仪器：带活塞的液体添加仪器为分液漏斗，对应仪器m；
2. 乙装置压强变化：乙装置有活塞K，关闭活塞K时，产生的氧气无法排出，装置内压强上升，对应图3中P点的压强变化；
3. 丙装置压强过大的应对：烧瓶内压强过大时，液体会被压入安全管导致液面上升，可通过上移安全管排出多余气体；
4. 控制反应发生停止的装置：需能实现固液分离，结合各装置特点判断；
5. 氧气收集：根据氧气密度与空气的关系，选择进气端。
【解析】
（1）①仪器m是分液漏斗，用于添加液体药品，可通过活塞控制液体滴加速度；
②乙装置中，打开活塞K时反应产生的氧气可排出，压强稳定；关闭活塞K后，装置内氧气无法导出，压强逐渐增大，对应图3中P点的压强上升，因此P点操作是关闭活塞K；
③丙装置中，若烧瓶内压强过大，内部压力会将液体压入安全管，使安全管液面上升；此时将安全管上移，使下端管口移出液面，多余气体可通过安全管排出，降低压强；
④甲装置仅能控制液体滴加速率，无法实现固液分离，不能控制反应的发生与停止；乙装置关闭活塞K时，试管内压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，打开活塞K时液体回落，反应发生，可灵活控制；丙装置铂丝插入溶液反应，移出溶液反应停止，可灵活控制，故填乙、丙；
（2）氧气密度大于空气，用图2装置收集时，氧气应从a端进入，空气从b端排出，从而收集到氧气。
【答案】
（1）①分液漏斗；②关闭活塞K；③液面上升；将安全管上移，使下端管口移出液面；④乙、丙；（2）a
【知识点】
常见气体发生装置；氧气的制取；气体收集方法
【点评】
本题结合创新实验装置考查氧气的制取与收集，需理解装置的工作原理，利用压强变化分析实验操作，同时掌握气体收集的依据，是对实验基础的综合考查，难度适中。
【难度系数】
0.5
