1、“空气中氧气含量的测定”实验探究1在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，甲生设计了如下实验方案：在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰 熄灭，集气瓶冷却至室温，打开铁夹，水注入集气瓶。 （实验装置如图1所示） 回答下列问题：（1）实验过程中，观察到的主要现象是 ， 。反应的化学方程式是 。（2）乙生用上述实验装置测定的结果是：空气中氧气含量与正常值有较明显的偏差，其操作上的原因可能是（要求答出两种）： ， 。（3）丙生也设计了一个实验方案，装置和操作同上，只不过用木炭代替了红磷。当木炭停止燃烧，集气瓶冷却至室温，打开铁夹后，水能否进入集气瓶？为什么？。（4）若仍然
2、用木炭代替红磷，丙生的实验方案应作何改进，才能保证实验成功？（只需答出实验方案中须改进的地方） 。2某研究性学习小组设计了如图2所示的装置，探究空气中氧气的体积分数，其中 A 是底 面积为50 cm 3、高20cm 的圆筒状玻璃容器(带密封盖)，上面标有以 cm 为单位的刻度。B 是带刻度的敞口玻璃管(其他辅助装置略)。他们的操作过程如下：a检查装置的气密性；b加入水并调整 B 的高度使 A 中的液面至刻度15 cm 处；c将过量的铜粉平铺在惰性电热板上。盖紧密封盖；d通电加热铜粉，待充分反应后冷却到原来的状况，调整 B 的高度使容器 A、B 中的液面保持水平，记录液面刻度。(注：A 容器内固
3、态物质所占的体积忽略不计)(1)在操作 a 中检查装置气密性的方法是_。(2)在上述实验中，下列物质不能代替铜粉的是_ (填字母)。A红磷 B木炭 C铁粉(3)往操作 d 结束时，装置 A 中液面的刻度约为_cm(填整数)。如果在操作 d 结束时，装置 A 中液面刻度在11cm 处则实验结果比理论值_ (填“偏大”或“偏小”)。(4)该小组中有同学提出，用木炭代替铜粉也能测定空气中氧气的体积分数只要将水换成一种溶液，则该溶液是_ ，其原因是(用化学方程式表示) _ _ 。3小明和小芳在讨论“能否用蜡烛燃烧法来粗略测定空气中氧气的含量”这一问题时，小芳认为：通过右图3 装置，用蜡烛燃烧法测得空气
4、中氧气的含量会_(填“偏高” 、“偏低”或“不变”)。她根据蜡烛燃烧产物的特点阐述了自己的理由：_，并用图3装置进行实验，证实了自己的结论。(注：本题实验中装置的气密性良好，水槽中的液体是水)小明认真分析了小芳的实验结果后，进行了如下探究：提出问题导致小芳这一实验结果还有其它原因吗?实验探究小明设计了图4装置，进行以下操作：(1)取黄豆粒大小的白磷，用滤纸吸去表面的水份，放入捆在电烙铁下面铁片的凹槽内；(2)将燃烧匙内的蜡烛点燃后迅速插入钟罩内，并立即塞紧橡皮塞；(3)待蜡烛熄灭后(蜡烛有剩余)，接通电烙铁电源，发现白磷先熔成液体，接着燃烧产生大量白烟，说明通电前钟罩内含有_，产生白烟的化学反
5、应方程式是_ _。得出结论导致小芳这一实验结果的另一原因是_。4用来测定空气成分的方法很多，图5所示的是小明用红磷在空气中燃烧的测定方法。实验过程：第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。第 二 步 ： 点 燃 燃 烧 匙 内 的 红 磷 ， 伸 入 集 气 瓶 中 并 把 塞 子 塞紧。第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的1/5。请回答下列问题： （1）上面的实验同时证明了氮气有 的化学性质。（2）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5，你认为导致这一结 果的原因可能是 。（3）某同学对实验进行反思后，提出了改
6、进方法（如图6所示 ） ，你认为改进后的优点是： 。5某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究：集体讨论（1）讨论后同学们认为，选择的药品既要能消耗氧气，又不会跟空气中的其它成分反应，而且生成物为固体。他们应该选择（填编号） ，A蜡烛 B红磷 C硫粉 为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证 。（2）小组同学共同设计了如右图的两套装置，你认为合理的是（填编号） 。为了确保实验的成功，在装药品之前应该 。分组实验 在讨论的基础上，他们分组进行了实验。 数据分析 实验结束后，整理数据如下：（注：集气瓶容积为100mL）（3）通过对实验结果的交流，大多数同学都验证出氧气约占空气体积的 。通过
7、实验还可以推断集气瓶中剩余气体的性质是 。实验拓展（4）小组的同学做完实验后又尝试用木炭重新做了以上实验，发现水几乎没有进入集气瓶。经讨论，同学们一致认为如果事先在集气瓶内注入少量 溶液来吸收 气体，实验也能取得较好的效果。6请按图8给出的条件进行实验，你能观察到什么现象，为什么？（提示：某些非金属氧化物能和水反应生成酸，如：CO 2 + H2O = H2CO3） 。7图9是一个具有刻度和活塞可滑动的玻璃容器，其中有空气和足量的白磷，将它放在盛有沸水的烧杯上方，进行实验。请完成实验报告：实验目的 实验现象 实验结论测定空气中_的体积分数白磷着火燃烧，活塞先右移，后左移，最后停在刻度约为_（填整
8、数）的位置上。空气的成分按体积计算，_约占21%8某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（见图11）进行了大胆改进，设计图12） （选用容积为45mL 的18180mm 的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果。请你对比分析下面图11、图12实验，回答下列有关问题：（1）指出实验中 A、B 仪器的名称：A_、B_。（2）图11实验中发生反应的化学方程式为_。（3）图12实验的操作步骤如下：点燃酒精灯。撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹。将少量红磷平装入试管中，将20mL 的注射器活塞置于10mL 刻度处，并按图12中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管。 读取注射器活塞
9、的数据。你认为正确的实验操作顺序是_（填序号） 。（4）图12实验中，注射器活塞将从10mL 刻度处慢慢前移到约为_ mL 刻度处才停止。（5）对照图12实验，你认为图11实验有何不足之处？（回答一点即可）_ 。9某校研究性学习小组用图13装置进行镁条在空气中燃烧的实验，燃烧、冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的70。(1)右图中 A 仪器的名称是_，燃烧、冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶中 的原因是：_ _。(2)如果镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积 的_。现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70，根据空气的组成可 推出减少的气体中有氮气。【发
10、现问题】氮气是怎么减少的呢?【假设一】氮气与镁条反应而减少。【假设二】_。 【查阅资料】镁条在氮气中能燃烧，产物为氮化镁(Mg 3N2)固体。氮化镁中氮的化合价是_。镁条还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁，该反应的类型是_ _。(3)通过以上探究，你对燃烧的有关知识有了什么新的认识：(写出一点即可)_ 。10用图14所示装置测定空气中氧气的含量。（1）实验时，取下橡胶塞，点燃红磷迅速伸入集气瓶中并塞紧橡胶塞，这时看到的现象是 _。（2）小倩设计了如下图15所示的改进装置，其优点是 （只写一点） 。从理论上分析，玻璃管内液面最终将上升至_ _处（填1、2、3、4） ，但实验测结果液面往往偏
11、低，其原因可能是_ _。 （只写一条）11根据空气的成分填空，小兰同学用图16装置进行实验，结果发现测得的氧气体积分数大于15，请你帮助她分析造成这种结果的可能原因是：_。12某兴趣小组查阅资料得知镁可在氮气中燃烧生成 Mg3N2，设计了如下方案进行验证。步骤1：用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、橡皮塞等装配成如图所示的装置。另准备一只有一根铜丝穿过的橡皮塞，铜丝末端固定一根镁条。步骤2：引燃燃烧匙中足量的红磷，塞好橡皮塞。待充分冷却，观察到广口瓶内水面上升的体积约占瓶内水面原上方空间的15左右。步骤3：往水槽中加水使广口瓶内外水面相平。点燃镁条，更换橡皮塞，镁条在广口瓶内继续燃烧
12、，发出红光，放出热量。待冷却后广口瓶内水位继续上升。(1)步骤2的目的是 。(2)在步骤3“待冷却后广口瓶内水位继续上升”是由于瓶内气压 (选填“大于” “小于”或“等于”)外界气压。(3)根据上述实验和你所学的知识，请写出镁在空气中燃烧时的化学方程式： 13.用如图所示装置来测定空气中氧气的含量，对该实验认识错误的是（ ）A铜粉用量的多少，不会影响实验结果B实验结束后冷却到室温才能读数C气球的作用是调节气压，使氧气完全反应D在正常操作情况下，反应结束后消耗氧气的总体积大约是反应前硬质玻璃管内气体体积的 1/514.空气中氧气含量测定的再认识。【实验回顾】图 9 是实验室用红磷燃烧来粗略测定空
13、气中氧气含量的装置。(1) 写出红磷燃烧的化学方程式 。(2) 实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内_减小，烧杯中水倒吸到集气瓶。若装置的气密性良好，操作规范，用量筒测量进入瓶中水的体积，能粗略测得空气中氧气的含量。【问题提出】有实验资料表明：燃烧过程中当氧气体积分数低于 7% 时，红磷就无法继续 燃烧，因此通过上述实验，测置结果与理论值误差较大。【实验改进】铁生锈原理：铁与氧气、水作用生成铁锈。根据铁在空气中生锈的原理设计图 10 实验装置，再次测定空气中氧气含量。装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈。测得实验数据如表 4【交流表达】(1) 铁生锈过程发生复杂的化学反应，首先是铁与
14、氧气、水反应生成氢氧化亚铁写出该反应的文字表达式_ _。(2) 根据表 4 数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是_( 计算结果精确到 0.1%)。实验前 实验后测量项目烧杯中水的体积 烧杯中剩余水的体积集气瓶（扣除内容物）和导管的容积体积/ml 80.0 54.5 126.0(3) 从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者准确度更高的原因是：_；_。参考答案1 （1）产生大量白烟 进入集气瓶中的水约占其集气瓶容积的1/5 4P+5O 22P 2O5（条件：点燃）（2）瓶塞未塞紧，造成装置漏气 红磷用量不足 集气瓶未冷却至室温就打开止水夹（3）不能 木炭燃烧生成的 CO2使集气瓶内
15、的压强基本不变（4）在集气瓶内壁上沾一些浓的氢氧化钠溶液 或在瓶塞上插入吸有 NaOH 溶液的胶头滴管 在打开弹簧夹前，将胶头滴管中的 NaOH 溶液注入集气瓶中 或先在集气瓶内装适量浓的氢氧化钠溶液，再把集气瓶内的气体分成五等分。2 往 B 中加水，使 A、B 液面保持水平，盖紧 A 的密封盖，再向 B 中加水，使 B 中的液面高于 A，一段时间后 B 中液面不下降，则气密性好。 （或往 B 中加水，使 A、B 液面保持水平，盖紧 A 的密封盖，在用手捂住 A 的外壁，B 中液面上升，则气密性好。B （C 中的铁粉因接触面积变大，在加热情况下会与氧气反应） 12 偏大 NaOH 2NaOH+
16、CO2=Na2CO3+H2O3 偏低 蜡烛燃烧在消耗氧气的同时产生二氧化碳 氧气 4P+5O 22P 2O5（条件：点燃）钟罩内氧气未消耗完 4 （1）不能燃烧，也不支持燃烧 （2）装置漏气 或 红磷用量不足（3）装置始终密闭，空气没有逸出，实验结果准确5 （1）B； 足量（或过量） （2）A； 检查装置气密性 （3）1/5 难溶于水、不助燃、不可燃等合理答案（4）NaOH（或其它碱性溶液） ； CO 2 6 现象：A 中产生大量白烟； 开始时，B 中导管口处有气泡产生；火焰熄灭后 B 中的液体通过导管流入 A 中；进入 A 镇南关的液体呈浅红色；进入 A 中的液体体积约为 A 容器体积的1/
17、5。解释：红磷与容器 A 中的氧气反应生成 P2O5的小颗粒；反应放热；反应过程 O2被消耗，压强不断减小；P 2O5和水反应生成酸，使紫色石蕊变红；空气中的 O2的体积约占空气体积的1/5。7 氧气 2 氧气8 （1）集气瓶 烧杯 （2）4P+5O 22P 2O5（条件：点燃）（3） （4）1 （5）易造成实验误差（或污染环境）9(1)烧杯 集气瓶中气体减少，压强减小，导致烧杯中的水进入集气瓶(2)21 【假设二】只要答到符合初中学生已有知识水平和经验的合理假设，如氮气(在高温条件下)与瓶内的其他物质反应而减少等均给分 -3 置换反应(3)燃烧不一定需要氧气(或燃烧也可以是置换反应；二氧化碳不但能灭火，在一定条件下还能支持燃烧等)10 （1）红磷继续燃烧，生成大量白烟 （2）1 白磷量不足或未冷却到室温就观察11 向瓶口塞入胶塞过慢（或操作不当使瓶中气体部分逸出或弹簧夹没有夹紧或胶皮管没有夹紧或没有夹弹簧夹等）12(1)除去广口瓶内空气中的氧气 (2)小于 (3)2Mg+O 2 2MgO 3Mg+N2 Mg3N213.A14. 【实验回顾】 略 气压【交流表达】 铁+氧气+ 水 氢氧化亚铁 20.2% 能使集气瓶中的氧气消耗更彻底。 测量时考虑到导管容积和扣除内容物后的集气瓶容积。
