1、 用心 爱心 专心 123 号编辑 - 1 -测定空气组成实验设计题探究吴孙波例题：（2001 年哈尔滨市中考题）如图 1 所示，为测定空气中氧气的体积含量，将钟罩放入盛水的水槽中，将钟罩内水面以上的容积分为 5 等份。在燃烧匙内盛有过量的红磷，用酒精灯点燃后，立即插入钟罩内，同时塞紧橡皮塞。请说出观察到的现象、原因及结论。图 1解析：此题以课本中的实验为情景设计的。答案为：现象：产生大量白烟，水面约上升至刻度 1 处。原因：红磷燃烧消耗氧气，生成五氧化二磷固体。钟罩内压强变小，外界大气压大于钟罩内气压，水被压入钟罩内。结论：氧气约占空气体积的 。15拓展 1：（1999 年宜昌市中考题）如图
2、 2 所示，在 A 瓶的燃烧匙中放入适量的白磷，片刻后出现的现象是_。实验停止后打开止水夹 K，可观察到的现象是_。图 2解析：白磷在空气中能自燃，会与瓶中 的氧气化合生成五氧化二磷，使瓶中的气体减少，气压减小。燃烧完毕15后打开止水夹 K 时，水会流入 A 瓶中，至刻度 1 附近。拓展 2：（1999 年黑龙江省初赛题）使过量的磷和木炭在盛有空气的等体积的 A、B 两瓶中同时燃烧（如图 3 所示）。试回答：（1）燃烧停止并冷却，打开止水夹 a 和 b 后，观察到的现象是_。（2）发生上述现象的原因是_。（3）燃烧实验可验证的结论是_。图 3解析：空气是混合物，其中氧气约占空气体积的 1/5，
3、氮气约占 4/5。物质燃烧，消耗了氧气而留下了氮气。若可燃性物质与氧气反应的产物是固体（如 ），则冷却后瓶中将吸入约占瓶体积 1/5 的水；若产物是气体（如PO25用心 爱心 专心 123 号编辑 - 2 -），且产物体积与消耗氧气的体积大体相等，这样瓶内气体压强与外界大气压也大体上相等，则水不能被压入瓶CO2中。答案为：（1）A 瓶有水进入，进入瓶中的水约达到瓶体积 1/5；B 瓶无变化。（2）A 瓶压强减小，B 瓶压强不变。（3）燃烧证明了空气中有氧气，上述现象验证了氧气体积约占空气体积的 1/5 的结论。拓展 3：（1999 年南京市中考题）某同学用图 4 所示的装置粗略地测定空气中氧气
4、的体积分数。图中烧杯上方玻璃管（预先固定好）中部有一可左右滑动的活塞，活塞左端管内密封有空气，活塞右端的玻璃管口跟空气连通，实验开始前活塞处在刻度 5 cm 处。（1）向烧杯内加入适量水，与生石灰反应的目的是_。（ 2） 可 观 察 到 玻 璃 管 内 开 始 发 生 的 现 象 为 ： 白 磷 （ 足 量 ） _； 活 塞 向 （ 填 左 、 右 ） _移 动 。（3）实验结束，恢复至常温，活塞应停在约_cm 处，据此可得出的结论是_。图 4解析：实验中白磷足量，足以使玻璃管中密封的氧气反应完。白磷燃烧后生成固体五氧化二磷，使玻璃管中空气的体积和压力变化，导致活塞移动。答案为：（1）生石灰用
5、来与水反应放出热，使白磷达到着火点而燃烧。（2）白磷燃烧，白烟充满玻璃管中；活塞向右移动。（3）恢复常温后，活塞停在 4 cm 处，证明空气中氧气约占空气体积的 1/5。拓展 4：（湖北赛题）某同学用图 5 所示的装置测定空气中氧气的体积分数。实验步骤是：（1）先用止水夹夹住橡皮管；（2）点燃燃烧匙里的红磷；（3）将燃烧匙插入广口瓶内，并塞上塞子；（4）燃烧完毕后，待瓶内温度快恢复至室温时打开止水夹。实验后发现，测定的氧气的体积分数低于 21%。问：这可能是由哪些原因引起的？图 5解析：从内因分析，红磷可能不足，未耗尽瓶中 1/5 的氧气。从外因分析，广口瓶的气密性不好，如塞子未塞紧，外界空气
6、进入瓶内；反应后温度未恢复到室温，就急于打开瓶塞。使进入瓶内的水的体积减少；等等。拓展 5：（2002 年泉州市中考题）某学生为验证空气中氧气的体积分数，进行实验（如图 6 所示）。燃烧匙里盛燃着的足量的硫，反应结束，冷却后，打开 C 夹，水不沿导管进入 A 瓶。请回答：（1）B 容器的名称是_。硫在 A 瓶中燃烧的化学方程式是_。（2）该实验失败的主要原因是_。（3）若不改变原装置，要使实验成功，你的改进意见是_。（4）若实验成功，进入 A 瓶里的水约可达到 A 瓶容积的_，由此可证明空气中氧气的体积分数约为_。用心 爱心 专心 123 号编辑 - 3 -图 6解析：（1）烧杯 SO22点
7、燃（ 2） A 瓶 中 硫 燃 烧 消 耗 的 氧 气 与 生 成 的 二 氧 化 硫 气 体 体 积 相 等 ， A 瓶 内 压 强 与 瓶 外 大 气 压 相 等 ， 所 以 水 不 能 进 入 A 瓶 。（3）若不改变原装置使实验成功，必须使 A 瓶内的压强变小，采用的方法是：反应产物是固体或气体产物被吸收。如把燃着的硫换成点燃后的足量红磷或把水换成氢氧化钠浓溶液。（4）1/5，20%拓展 6：（2002 年大连市中考题）我们已经知道，空气的主要成分是氮气和氧气。图 7 为测定空气中氧气含量的实验装置。这个实验除了可以得出“氧气约占空气体积的 1/5”的结论外，你还可以得出有关氮气的性质的哪些结论？解析：此题属于创新题，课本中虽没有介绍氮气的有关性质，但同学们可通过与氧气相关性质进行比较得出氮气的相关性质。由“氧气约占空气体积的 1/5”，可对比得出“氮气约占空气体积的 4/5”；由“红磷易跟氧气发生反应”可对比得出“氮气很难跟红磷反应”，进而得出“氮气的化学性质不活泼”；由“水槽内液面上升约 1/5 体积”，可得出“氮气难溶于水”；由“钟罩内剩余气体主要是氮气”，可得出“氮气是无色无味的气体”等。
