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1.氧气是维持生命的重要物质。下列说法中不正确的是 （）
A.绿色植物的光合作用产生氧气，同时消耗大气中的二氧化碳
B.工业上分离液态空气制氧气是利用了液氧、液氮的沸点不同
C.实验室电解水制氧气，生成氢气和氧气的体积比约为$2:1$
D.家用化学制氧机可以得到较纯的氧气，该过程中氧原子发生了变化
A.绿色植物的光合作用产生氧气，同时消耗大气中的二氧化碳
B.工业上分离液态空气制氧气是利用了液氧、液氮的沸点不同
C.实验室电解水制氧气，生成氢气和氧气的体积比约为$2:1$
D.家用化学制氧机可以得到较纯的氧气，该过程中氧原子发生了变化
答案
D
解析
A. 绿色植物光合作用消耗大气中的二氧化碳，同时产生氧气，说法正确；B. 工业上分离液态空气制氧气，利用液氧、液氮的沸点不同将二者分离，说法正确；C. 电解水制氧气时，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，说法正确；D. 化学变化中原子是最小粒子，氧原子不会发生变化，该说法错误，题目要求选出不正确的说法。
2.(生产生活)医院有一款制氧机利用空气压缩机反复压缩空气，再通过分子筛罐排出废气，经净化处理制造出高纯度氧气。下列说法中错误的是 ()
A.该制氧过程中发生的是物理变化
B.分子筛罐的作用相当于实验室中的过滤
C.排出的废气主要成分为氮气
D.供给呼吸的氧气纯度越高越有利于健康
A.该制氧过程中发生的是物理变化
B.分子筛罐的作用相当于实验室中的过滤
C.排出的废气主要成分为氮气
D.供给呼吸的氧气纯度越高越有利于健康
答案
D
解析
逐一分析选项：
1. 选项A：该制氧过程是分离空气中的氧气，没有新物质生成，属于物理变化，说法正确。
2. 选项B：分子筛罐可以将氧气和空气中的其他气体分离开，作用和实验室中过滤分离混合物的原理类似，说法正确。
3. 选项C：空气中含量最高的气体是氮气，该过程提取氧气后，排出的废气主要成分为氮气，说法正确。
4. 选项D：吸入过高纯度的氧气会引发氧中毒，并非氧气纯度越高越有利于健康，说法错误。
本题要求选择错误的说法。
1. 选项A：该制氧过程是分离空气中的氧气，没有新物质生成，属于物理变化，说法正确。
2. 选项B：分子筛罐可以将氧气和空气中的其他气体分离开，作用和实验室中过滤分离混合物的原理类似，说法正确。
3. 选项C：空气中含量最高的气体是氮气，该过程提取氧气后，排出的废气主要成分为氮气，说法正确。
4. 选项D：吸入过高纯度的氧气会引发氧中毒，并非氧气纯度越高越有利于健康，说法错误。
本题要求选择错误的说法。
3.生产氧气的方法有多种,其中两种常用的物理方法如下。
(1)分离液态空气法:在一定条件下将空气压缩成液态,随着温度的升高,氮气先逸出,剩余物质主要为液态氧。氮气和氧气的沸点为A:-196 ℃、B:-183.0 ℃。根据上述信息判断，(填“A”或“B”)是氧气。
(2)变压吸附法:利用变压吸附技术,以分子筛为吸附剂制取氧气。
由图甲、图乙可知:过程1中,空气通过分子筛吸附材料时,分子更容易被吸附;过程2中,采用的方法,能使被吸附的气体释放出去,分子筛吸附材料恢复吸附能力。过程1和过程2交替进行,可连续生产大量高纯度氧气。
图甲 分子筛制氧机的工作原理
图乙 N₂、O₂在分子筛上的吸附曲线
根据以上信息,写出分子筛制氧机的应用场所:(写一处)。
(1)分离液态空气法:在一定条件下将空气压缩成液态,随着温度的升高,氮气先逸出,剩余物质主要为液态氧。氮气和氧气的沸点为A:-196 ℃、B:-183.0 ℃。根据上述信息判断，(填“A”或“B”)是氧气。
(2)变压吸附法:利用变压吸附技术,以分子筛为吸附剂制取氧气。
由图甲、图乙可知:过程1中,空气通过分子筛吸附材料时,分子更容易被吸附;过程2中,采用的方法,能使被吸附的气体释放出去,分子筛吸附材料恢复吸附能力。过程1和过程2交替进行,可连续生产大量高纯度氧气。
图甲 分子筛制氧机的工作原理
图乙 N₂、O₂在分子筛上的吸附曲线
根据以上信息,写出分子筛制氧机的应用场所:(写一处)。
答案
解：
(1) B
(2) $\ce{N_{2}}$(或氮)
降低压强（或减小压强）
医院（合理即可，如家庭氧疗、高原缺氧场所供氧等）
(1) B
(2) $\ce{N_{2}}$(或氮)
降低压强（或减小压强）
医院（合理即可，如家庭氧疗、高原缺氧场所供氧等）
4.(实践探究)项目学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。经过调查发现某品牌制氧机所用的化学试剂为A剂过碳酸钠(化学式为$\ce{2Na_{2}CO_{3}•3H_{2}O_{2}}$,白色固体)和B剂二氧化锰,该反应为放热反应。
【活动一】认识制氧机
(1)如图所示。反应仓是氧气产生的场所。加湿过滤仓起到的作用是(填字母)。
A.洗气作用,滤去氧气中的各种杂质,通过洗涤确保氧气的纯度
B.降低反应温度,使反应能够平稳进行
C.通过气泡观察氧气生成的速率
D.增大生成氧气的速率
(2)加入B剂二氧化锰的作用是。
【活动二】制氧剂探究
实验一:过氧化氢
小组设计了图Ⅰ实验装置,用等质量的、溶质质量分数不同的四组过氧化氢溶液进行实验。首先在集气瓶中加满水,锥形瓶中加入0.2 g $\ce{MnO_{2}}$,注入称量好的过氧化氢溶液,分别记录并处理20 min内数据如图Ⅱ。
(3)图Ⅰ装置的集气瓶中加满水的目的是。
(4)通过对图Ⅱ分析,同学们发现选择溶质质量分数为的过氧化氢溶液产生氧气的速率最大。
实验二:过碳酸钠
(5)已知1个成年人平均需氧量为0.25 L/min,请以过碳酸钠为制氧剂,优化简易制氧机,使制氧机能满足1个成年人120 min的呼吸,请问需要投放多少克过碳酸钠?(标准状况下,氧气的密度是1.43 g/L,结果保留2位小数)
过碳酸钠制氧气的原理:$\ce{2(2Na_{2}CO_{3}•3H_{2}O_{2}) = 4Na_{2}CO_{3} + 6H_{2}O + 3O_{2}↑}$
【活动三】制作供氧器
(6)同学们利用饮料瓶、注射器、吸管等设计并制作了如图所示三套装置,通过对比分析,你认为哪套装置更合理,并说明理由。
【活动一】认识制氧机
(1)如图所示。反应仓是氧气产生的场所。加湿过滤仓起到的作用是(填字母)。
A.洗气作用,滤去氧气中的各种杂质,通过洗涤确保氧气的纯度
B.降低反应温度,使反应能够平稳进行
C.通过气泡观察氧气生成的速率
D.增大生成氧气的速率
(2)加入B剂二氧化锰的作用是。
【活动二】制氧剂探究
实验一:过氧化氢
小组设计了图Ⅰ实验装置,用等质量的、溶质质量分数不同的四组过氧化氢溶液进行实验。首先在集气瓶中加满水,锥形瓶中加入0.2 g $\ce{MnO_{2}}$,注入称量好的过氧化氢溶液,分别记录并处理20 min内数据如图Ⅱ。
(3)图Ⅰ装置的集气瓶中加满水的目的是。
(4)通过对图Ⅱ分析,同学们发现选择溶质质量分数为的过氧化氢溶液产生氧气的速率最大。
实验二:过碳酸钠
(5)已知1个成年人平均需氧量为0.25 L/min,请以过碳酸钠为制氧剂,优化简易制氧机,使制氧机能满足1个成年人120 min的呼吸,请问需要投放多少克过碳酸钠?(标准状况下,氧气的密度是1.43 g/L,结果保留2位小数)
过碳酸钠制氧气的原理:$\ce{2(2Na_{2}CO_{3}•3H_{2}O_{2}) = 4Na_{2}CO_{3} + 6H_{2}O + 3O_{2}↑}$
【活动三】制作供氧器
(6)同学们利用饮料瓶、注射器、吸管等设计并制作了如图所示三套装置,通过对比分析,你认为哪套装置更合理,并说明理由。
答案
解：
(1) BC
(2) 作催化剂，加快过氧化氢的分解速率
(3) 排出集气瓶内的空气，通过排水法将生成的氧气的体积转化为排入量筒中水的体积，准确测量生成氧气的体积
(4) 25%
(5) 解：120 min内成年人需要的氧气体积为：
$0.25\ \mathrm{L/min} × 120\ \mathrm{min} = 30\ \mathrm{L}$
对应氧气的质量为：
$30\ \mathrm{L} × 1.43\ \mathrm{g/L} = 42.9\ \mathrm{g}$
设需要投放过碳酸钠的质量为$x$
$\ce{2(2Na_{2}CO_{3}•3H_{2}O_{2}) = 4Na_{2}CO_{3} + 6H_{2}O + 3O_{2}↑}$
$\begin{aligned}2×314&=628 & 3×32&=96\\x & & 42.9\ \mathrm{g}\end{aligned}$
$\dfrac{628}{96}=\dfrac{x}{42.9\ \mathrm{g}}$
$x=\dfrac{628×42.9\ \mathrm{g}}{96}\approx280.64\ \mathrm{g}$
答：需要投放280.64 g过碳酸钠。
(6) 丙装置更合理。理由：丙装置可以通过注射器控制液体的滴加速率，从而控制氧气的生成速率，获得平稳的氧气流；同时氧气通入水中，既可以对氧气进行加湿，还可以通过观察气泡的产生速率直观判断氧气的生成速率，装置操作安全合理。甲装置反应仓内压强过大时易将液体压入加湿仓，乙装置反应仓与加湿仓通过侧面连通，压强始终相等，无法顺利导出氧气，均不合理。
(1) BC
(2) 作催化剂，加快过氧化氢的分解速率
(3) 排出集气瓶内的空气，通过排水法将生成的氧气的体积转化为排入量筒中水的体积，准确测量生成氧气的体积
(4) 25%
(5) 解：120 min内成年人需要的氧气体积为：
$0.25\ \mathrm{L/min} × 120\ \mathrm{min} = 30\ \mathrm{L}$
对应氧气的质量为：
$30\ \mathrm{L} × 1.43\ \mathrm{g/L} = 42.9\ \mathrm{g}$
设需要投放过碳酸钠的质量为$x$
$\ce{2(2Na_{2}CO_{3}•3H_{2}O_{2}) = 4Na_{2}CO_{3} + 6H_{2}O + 3O_{2}↑}$
$\begin{aligned}2×314&=628 & 3×32&=96\\x & & 42.9\ \mathrm{g}\end{aligned}$
$\dfrac{628}{96}=\dfrac{x}{42.9\ \mathrm{g}}$
$x=\dfrac{628×42.9\ \mathrm{g}}{96}\approx280.64\ \mathrm{g}$
答：需要投放280.64 g过碳酸钠。
(6) 丙装置更合理。理由：丙装置可以通过注射器控制液体的滴加速率，从而控制氧气的生成速率，获得平稳的氧气流；同时氧气通入水中，既可以对氧气进行加湿，还可以通过观察气泡的产生速率直观判断氧气的生成速率，装置操作安全合理。甲装置反应仓内压强过大时易将液体压入加湿仓，乙装置反应仓与加湿仓通过侧面连通，压强始终相等，无法顺利导出氧气，均不合理。
