聚焦主题式学习试题

2024-03-24王鑫

初中生学习指导·中考版 2024年2期

王鑫

2024年辽宁省初中学业水平考试化学样卷第13题是主题式学习试题，该试题围绕四种情境下制取氧气的方法，体现了“无情境不命题”的中考命题基本原则。试题大幅压缩了以往需要机械记忆的内容，体现了“一道题就是一节课”的理念，旨在锻炼同学们的探究能力。

原题再现

氧气是我们赖以生存的物质，人类对氧气制取的探究从未止步。

【拉瓦锡制取氧气】

（1）1774年，拉瓦锡在隔绝空气的装置中加热红色的水银灰（HgO），已知HgO中Hg的化合价为+2，O的化合价为______。他得到了一种能够支持燃烧和供给呼吸的气体，这种气体是______。

【实验室制取氧气】

（2）实验室常用加热高锰酸钾（KMnO4）的方法制取O2，发生反应的化学方程式为 ____________。图1中，可选择的气体发生装置是______。

（3）使用图1中C装置收集O2，当观察到导管口有______冒出时，开始收集。

（4）用图1中D装置收集一瓶O2的过程中，某同学使用O2浓度传感器测定其浓度变化，实验曲线如图2所示。该曲线能帮助同学们确定把导管从集气瓶中拿出的时机，理由是________________________。

【特定条件下制取氧气】

（5）过碳酸钠（2Na2CO3·3H2O2）与MnO2的混合粉末是一种户外急救供氧剂，加入适量水即可快速产生大量O2。其中MnO2作催化剂，它改变了反应的______。

（6）某种家用制氧机的制氧原理：运用分子筛将电机抽入的空气中的N2进行吸附，从而得到高纯度O2。这种制氧机很难用在户外急救供氧，其可能的原因之一是__________________。

【太空上制取氧气】

（7）人类对太空的探索同样需要O2，科学家已经可以利用火星大气中的CO2制取O2，其工作原理为2CO2 [ 通电 ] 2CO + O2。假设1名宇航员平均每小时消耗30 gO2，则每小时参加反应的CO2的质量至少为______g。

【归纳总结】

（8）HgO、KMnO4、2Na2CO3·3H2O2、空气、CO2都能制取O2，是因为它们都含有______元素。

破解策略

本题是以制取氧气为主线的主题式学习试题。

（1）根据“在化合物中，各元素化合价的代数和为零”的原则，确认氧元素的化合价为-2。根据题干给出的气体性质，推测氧化汞分解产生氧气。

（2）根据信息书写高锰酸钾制取氧气的化学方程式。分析药品状态和反应条件最终确定装置A作为气体的发生装置。

（3）用排水法收集氧气，导管口开始排出的气体是装置内的空气。当气泡连续均匀冒出时，再开始收集，目的是排尽试管内原有的空气，以防收集的氧气不纯。

（4）数据传感器的特点在于实时监测氧气浓度的变化情况，可利用这一特点收集不同浓度的氧气。

（5）催化剂的特点是在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化。

（6）该家用制氧机虽然可以制氧气，但反应需要在电机通电的条件下才能完成，而户外急救很难实现通电，故这种制氧机并不适用于户外。

（7）根据化学方程式可知二氧化碳和氧气的质量变化关系，每88份质量的二氧化碳在通电的条件下可产生32份质量的氧气，因此想要得到30 g氧气，需要消耗82.5 g二氧化碳。

（8）根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，因此产生氧气的反应，反应物中必然包含氧元素。

答案：（1）-2 氧气（或O2）（2）[2KMnO4 △ K2MnO4+MnO2+O2↑] A （3）连续均匀气泡（4）该曲线可以帮助我们根据所需氧气的浓度，确定什么时间把导管从集气瓶中拿出（其他合理答案均可）（5）速率（6）户外电源较少（或携带不方便等其他合理答案均可）（7）82.5 （8）氧（或O）

变式探究

空气是人类的宝贵资源，某校化学兴趣小组以“探究空气的奥秘”为主题开展项目式学习。

【任务一】认识空气的组成

（1）在二百多年前，拉瓦锡用汞定量研究了空气的成分，该实验中选择汞的优点有______。

A.生成物氧化汞是固体

B.不和空气中的其他物质发生反应

C.生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气

D.能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽

（2）现在利用如图3装置结合传感器测定空气中氧气含量。实验过程中容器内气体温度和压强的变化趋势如图4所示，请回答下列问题。

请解释刚开始反应时，装置内压强升高的原因：红磷燃烧放热，______。a时刻开始压强突然增大，实验操作是__________________。

【任务二】保护空气

（3）PM2.5是一种常见的空气污染物，如图5是某地PM2.5来源分布图，下列措施有利于降低PM2.5的是______。