《2024年名校调研跟踪测试卷九年级化学上册人教版》

任务二　获取信息
市场出售的制氧机包括家用制氧机、便携式制氧机、医用制氧机。其中常见的家用制氧机的工作原理有两种：分子筛制氧法和化学试剂制氧法。
(1) 分子筛制氧法以空气为原料，当空气经过分子筛时，氮气和氧气分离，获得高浓度的氧气。其微观示意图如
图所示(“”和“”表示不同的原子)。

① 图中表示的是空气中的________(填化学式)；
② 该过程发生________(填“物理变化”或“化学变化”)，制得的“氧气”属于________(填“纯净物”或“混合物”)，相比工业上制取氧气的分离液态空气法，该制氧技术的优点是____________________。
(2) 化学试剂制氧法中的主要原料一般是过氧化氢溶液或过碳酸钠固体(化学式为2Na₂CO₃·3H₂O₂)。过碳酸钠固体溶于水发生反应：2(2Na₂CO₃·3H₂O₂)$\stackrel{MnO₂}{=\!=\!=}$4Na₂CO₃ + 6H₂O + 3O₂↑(且该反应放热)。
① 请写出过氧化氢溶液制取氧气的化学方程式：______________________________，通过试剂对比请写出不采用高锰酸钾分解制取氧气的原因：______________________________
② 某家用制氧机的制氧剂为过碳酸钠固体(2Na₂CO₃·3H₂O₂)，该制氧机的简易图如图所示。其中加湿仓的作用是______________________________________________；为什么制氧机中夏季水位线比春、秋、冬季水位线高？______________。

答案：
(1)①N₂
②物理变化　混合物
装置轻巧(或便于操作携带等合理即可)
(2)①2H₂O₂$\stackrel{MnO₂}{=\!=\!=}$2H₂O + O₂↑
高锰酸钾分解制取氧气需要加热
②洗气，使氧气具有一定的湿度，使氧气降温
夏季温度高，湿度大，制氧机出气口湿度大，水分较难散发(合理即可)

任务三　设计制作
科学的家庭氧疗可使人身心放松，因此家用制氧机成为越来越多家庭的医疗设备。化学兴趣小组的同学对制氧机展开了如下探究。
活动一: 了解制氧机的原理
同学们调查发现，目前市场上常见制氧机的工作原理有：分子筛制氧法和化学制氧剂制氧法。
(1) 分子筛制氧法是通过分子筛将空气中的氮气吸附，剩余气体经过净化处理后即可成为高纯度的氧气，此过程发生的是________(填“物理”或“化学”)变化。
(2) 化学制氧剂制氧法使用的部分试剂资料如下:

① 从质量守恒的角度分析，你认为能够作为制氧剂的物质首先必须满足的条件是________________
② 从上述制氧剂中选择一种已学的物质，写出制氧过程中发生反应的化学方程式：______________；
③ 同学们对比后，选择过碳酸钠固体作为制氧机的制氧剂，并用二氧化锰作催化剂。
活动二: 探究制氧剂的制氧效率

[提出问题] 为什么不选用过氧化氢溶液作为制氧剂而选用过碳酸钠呢？

[实验过程] 该兴趣小组对过氧化氢溶液和过碳酸钠的制氧效率进行了如下探究。用如图1所示装置进行如下实验，并记录0−20min量筒中水的体积，绘制曲线如图2。
　　　
(3) 组装好如图1所示装置后，在装试剂之前，应先______________________________。
(4) 根据图2分析，选择过碳酸钠作为制氧剂的依据是______________________________。
活动三: 设计并制作简易供氧器
(5) ① 如图是某同学设计的一款简易供氧器，请你在方框里连接制氧仓和过滤仓，并画出氧气的流向。
② 下列有关过滤仓的说法正确的是________(填字母)。

A. 降低反应温度，使反应平稳进行
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
B. 可以通过气泡观察氧气生成的速率

C. 使氧气具有一定的湿度，便于供给呼吸

D. 水的作用与反应仓中水的作用相同
活动四: 成果交流展示
(6) 该小组在实验后又对制氧仓和过滤仓的设计图进行如图的优化改进，请写出改进后装置的一个优点:______________________

装置进行展示后得到了师生的好评。在跨学科实践活动中，同学们也学到了将化学、技术、工程融合解决实际问题的思路和方法。

答案： 活动一:
(1)物理
(2)①物质组成中必须有氧元素
②2H₂O₂$\stackrel{MnO₂}{=\!=\!=}$2H₂O + O₂↑
(或2KMnO₄$\stackrel{\triangle}{=\!=\!=}$K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑)
活动二:
(3)检查装置的气密性
(4)相同条件下，2分钟后过氧化氢溶液的制氧速率逐渐减慢，过碳酸钠仍然可以平稳持续地释放氧气，且过碳酸钠的产氧量和制氧速率比过氧化氢溶液高
(5)① 制氧仓 ②BC
过氧碳酸钠固体与二氧化锰 过滤仓
水
(6)节省材料(或实现了一体化或使氧气更顺畅地进入洗气装置中等合理即可)