中考化学之空气中氧气含量的测定.docx

中考化学之空气中氧气含量的测定.docx

《中考化学之空气中氧气含量的测定.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中考化学之空气中氧气含量的测定.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

中考化学之空气中氧气含量的测定

考点06空气中氧气含量的测定

一、拉瓦锡测定氧气的含量

1．测定原理

拉瓦锡测定空气的组成的原理：

2Hg+O22HgO，2HgO2Hg+O2。

2．实验装置

汞槽中汞的作用是，作反应物，起液封作用，

二、吸水法测定氧气的含量

1．测定原理

利用燃烧法测定空气中氧气的含量的原理是利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。

反应的化学方程式：

4P+5O22P2O5。

2．实验装置

（1）仪器：

集气瓶、燃烧匙、导管、烧杯、橡胶管、弹簧夹。

（2）药品：

红磷、水。

3．实验步骤

（1）先在集气瓶内加入少量水，并做上记号。

（2）连接装置。

（3）检查装置的气密性。

（4）用弹簧夹夹紧橡胶管。

（5）点燃红磷，迅速伸入集气瓶内。

（6）燃烧结束冷却至室温后，打开弹簧夹。

4．实验现象

红磷在集气瓶内燃烧，放出热量，生成大量白烟（五氧化二磷小颗粒），冷却后，打开弹簧夹，水经导管进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内空气总体积的

。

5．实验成功的关键

（1）红磷要过量。

（2）装置必须密封。

（3）导管内先注满水。

（4）冷却到室温后，打开弹簧夹。

6．实验分析与结论

红磷燃烧生成五氧化二磷固体，五氧化二磷极易溶于水，不占有体积。

红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，冷却后，大气压把烧杯内的水压进集气瓶，压进的水的体积约是集气瓶内消耗的氧气的体积，由此证明空气中氧气约占空气总体积的

。

友情提示：

通过此实验也能得出氮气不燃烧、不支持燃烧及不易溶于水的性质。

7．实验注意事项

（1）红磷要足量。

如果红磷的量不足，则不能将密闭容器内空气中的氧气完全反应掉，密闭容器内水面上升不到原气体体积的

，导致测得空气中氧气的体积分数偏小。

（2）实验装置的密封性要好。

如果密封性不好，则外界的空气会进入密闭容器内，导致所测得的氧气体积偏小。

（3）不能用硫、木炭、铁丝等代替红磷。

因为硫或木炭燃烧后产生的气体会弥补反应所消耗的氧气，导致测得的氧气的体积不准确；而细铁丝在空气中难以燃烧，氧气的体积几乎不会变化，因此密闭容器内水面不上升。

（4）橡胶管要夹紧，燃烧匙放入集气瓶时要迅速，防止空气受热膨胀，从导管或集气瓶口逸出，导致进入水的体积增多，使实验结果偏高。

（5）集气瓶内加少量的水，目的是溶解白烟、降低温度。

三、注射器法测量氧气的含量

1．原理

在加热的条件下，铜能跟空气中的氧气反应，消耗了密闭容器中的氧气，没有其他气体产生，减少的气体体积即为空气中氧气的体积。

反应的化学方程式：

2Cu+O22CuO。

2．实验装置（如图所示）

3．实验仪器

硬质玻璃管（相同规格

支）、橡皮塞（带玻璃导管及不带玻璃导管各

个）、量筒、酒精灯、铁架台（带

铁夹）、注射器、气球、铜粉。

4．实验步骤

（1）将一支硬质玻璃管注满水（两端用橡皮塞封住），然后打开上端橡皮塞，将水倒入量筒中，记录体积。

（2）在另一支干燥的硬质玻璃管中装入铜粉，两端塞上带玻璃导管的橡皮塞，其中一端用气球密封。

移动注射器活塞，在注射器中留下一定体积的气体，记录体积后与硬质玻璃管另一端密封连接。

根据酒精灯的高度，将玻璃管固定在铁架台上。

（3）用酒精灯在铜粉部位加热，加热时不断推拉注射器。

（4）停止加热后，待玻璃管冷却至室温，将气球内的气体全部挤出。

待注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积。

5．实验现象

铜粉加热后变成黑色，冷却至室温后，密闭装置内气体的体积减少了1/5。

6．实验结论

空气中氧气约占空气体积的1/5。

7．注意事项

（1）铜粉要足量。

（2）装置不能漏气。

（3）加热温度要高一些，时间要长一些，目的是保证铜粉和氧气充分反应。

（4）加热时为保证氧气充分反应，要不断推拉注射器活塞。

（5）冷却至室温后，读取注射器内剩余气体体积。

拓展：

测定空气中氧气含量的装置还有如图所示A、B、C、D、E。

E

考向一拉瓦锡测定氧气的含量

典例1二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（装置如图）。

下列有关该实验的说法中，不正确的是

A．汞槽中的汞起到液封的作用

B．银白色的汞剧烈燃烧，迅速变成红色粉末

C．生成的红色粉末加强热又能得到汞和氧气

D．汞能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽

【解析】A、汞在常温下为液态金属，反应中需要消耗钟罩内的氧气，故汞槽中的汞起到液封的作用，选项正确；B、银白色的汞在空气中不能燃烧，会和氧气反应生成红色粉末，选项错误；C、生成的红色粉末加强热又能得到汞和氧气，选项正确；D、汞会和氧气反应生成红色粉末，故汞能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽，选项正确。

故选B。

【答案】B

1．下列装置都可用于测定空气里氧气的含量，a、b两物质的选择正确的是

A．a是铜，b是红磷

B．a是铜，b是木炭

C．a是汞，b是红磷

D．a是汞，b是木炭

考向二氧气含量测定实验

典例2如图为测定空气中氧气含量的实验装置。

下列有关说法正确的是

A．燃烧匙中的红磷越多，水位上升越高

B．燃烧匙中的红磷可用硫或木炭代替

C．选用红磷是因为反应可以耗尽O2，生成固态的P2O5

D．本实验可以证明空气含有N2、O2、CO2和稀有气体

【解析】A、红磷的量足，能耗尽氧气，当氧气耗尽后，反应停止，水位不会继续上升，故A不正确；B、因硫或木炭与氧气反应生成物都为气体，不能用于该实验，故B不正确；C、因红磷能与空气中的氧气反应生成固态P2O5，固体生成物的体积对实验结果几乎没有影响，因此C正确；D、该实验中红磷只与空气中氧气反应，所以只能确定空气中有氧气，剩余气体的成分不能确定，因此D不正确。

故选C。

【答案】C

2．为验证空气中氧气的体积分数，小明按图甲所示的装置进行了多次实验，发现每次测得的氧气体积分数总是远小于21%，他认为误差主要由实验装置造成，于是改用图乙装置进行实验，步骤如下：

①连接装置并检查气密性。

②在量筒内加入100毫升的水。

③在广口瓶中加入少量水，使瓶内空气体积为250毫升。

④在燃烧匙内放入过量的红磷，塞紧瓶塞，关闭止水夹，接通电源使电烙铁发热，点燃红磷后，断开电源。

⑤燃烧结束并充分冷却后，打开止水夹，待量筒内水面不再下降时，记录量筒内水的体积为65毫升。

（1）小明按如图甲装置进行实验时，该如何检查装置的气密性？

___________________________________________________________________________________________________________________。

（2）与装置甲相比，装置乙中使用电烙铁可以减小实验误差，其原因是___________________________________________________________________________________________。

（3）根据本实验数据，计算出空气中氧气的体积分数为________________。

小明发现，测量结果与真实值仍有较大差距，查阅资料发现，引起本实验的误差除装置外，还与可燃物的性质有关。

实验误差分析

1．测定结果偏小的原因

（1）红磷的量不足，导致氧气为完全反应。

（2）装置气密性不好，导致反应后有气体进入集气瓶。

（3）未冷却至室温就打开弹簧夹，温度高压强大，进入集气瓶中的水减少。

（4）导管内事先没有注满水。

2．测定结果偏大的原因

（1）点燃红磷后插入集气瓶太慢，赶走了集气瓶里部分空气。

（2）点燃红磷前未夹紧弹簧夹，使集气瓶里空气沿导管逸出。

1．实验装置如下图，甲、乙两集气瓶用导管连接，玻璃管A下端紧系一个气球。

将此装置放置在阳光下一段时间，可看到白磷燃烧，请分析甲瓶中的气球的变化情况是

A．逐渐变大B．逐渐变小

C．先变大后又变小D．先变小后又变大

2．将足量的下列物质分别放在燃烧匙上点燃（或灼烧），放入图示装置的广口瓶中，立即塞紧橡皮塞，反应结束待冷却后，打开止水夹，导管中水柱上升最少的是

A．铁粉B．磷C．木炭D．镁

3．用红磷测定空气中氧气含量的实验结束后，反应容器内剩下的气体主要是

A．氮气B．五氧化二磷C．稀有气体D．二氧化碳

4．如图是测定空气中氧气含量的实验装置。

下列说法正确的是

A．红磷量的多少对实验结果没有影响

B．此实验说明空气就是由氧气和氮气组成的混合物

C．若装置漏气，进入的水的体积会大于瓶子容积的1/5

D．若量筒内减少水的体积为40mL，则广口瓶的容积大约为200mL

5．某化学兴趣小组的同学在老师的指导下，正确完成如图所示两个实验。

已知所用实验装置气密性良好。

关于该实验，有如下说法：

①红磷熄灭并冷却后才能打开弹簧夹；

②点燃酒精灯加热铜丝，可观察到铜丝由红色变成黑色；

③停止加热后即可读出注射器内气体的体积约为24mL；

④实验取用铜丝质量的多少不会影响实验结果；

⑤两个实验均能证明空气是混合物；

⑥两个实验均能证明空气中约含体积的氧气。

其中正确说法的个数有

A．2个B．3个C．4个D．5个

6．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，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应该是反应前注射器内气体体积的

7．下列实验装置中不能用来测定空气中氧气含量的是

A．B．

C．D．

8．如图是用红磷燃烧法测定空气里氧气体积含量，有关此实验结论与分析错误的是

A．此实验证明，氧气约占空气体积的1/5

B．此实验证明，反应后剩余的气体既难溶于水也不支持燃烧

C．该实验中的红磷还可以用木炭来代替

D．若该实验没有达到预期目的，可能是装置气密性不好

9．图1所示装置可用于测定空气中氧气的含量，其中与集气瓶相连的压强传感器等电子设备能将集气瓶内气体压强精确地记录并保存下来。

图2、图3是用该装置测得的红磷和木炭分别在集气瓶中燃烧的压强﹣时间关系图（该装置气密性良好，p0是集气瓶内初始气压，p和p′分别是反应结束后恢复到室温时集气瓶内的气压）。

下列说法正确的是

A．燃烧匙内所装红磷或木炭的多少对实验结果无影响

B．反应开始时集气瓶中压强瞬间变大的是由燃烧放热造成的

C．p=，p′=p0是因为红磷的着火点比木炭低

D．由图3可推出空气中氧气的含量

10．实验小组用如图装置测定空气中的氧气含量。

锥形瓶中空气的体积为100mL。

注射器中水的体积为25mL，装置气密性良好。

下列说法不正确的是

A．气球的作用是缓冲装置中的压强变化

B．红磷熄灭后应该等装置冷却到室温，再打开弹簧夹观察现象

C．打开弹簧夹后，注射器中的水一定会全部进入锥形瓶中

D．锥形瓶底的细沙可以防止红磷燃烧时造成瓶底炸裂

11．对教材中“测定空气里氧气含量”实验（图Ⅰ）进行了大胆改进，设计图（Ⅱ）（选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果。

请你对比分析图Ⅰ、图Ⅱ实验，回答下列有关问题：

（1）图Ⅰ实验中观察到的现象是____________________________________________________________________________________________________________________________________________，发生反应的化学方程式为___________________________________。

（2）若用图Ⅰ装置实验结果与正常值产生偏差，可能的原因有___________________________，____________________________。

（任写2条）。

（3）图Ⅱ实验的操作步骤如下：

①点燃酒精灯；②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹；③将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于15mL刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹夹紧橡皮管；④读取注射器活塞的数据。

你认为正确的实验操作顺序是_______（填序号）。

（4）图Ⅱ实验中，注射器活塞将慢慢左移到约为______mL刻度处才停止。

12．空气中氧气含量测定的再认识。

【实验回顾】下图是实验室用红磷燃烧来粗略测定空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，测量结果与理论值误差较大。

【实验改进】

Ⅰ．根据铁在空气中生锈的原理设计如下图实验装置，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，通过铁生锈来消耗瓶中的氧气。

Ⅱ．测得实验数据如表

【交流表达】

（1）铁生锈过程发生复杂的缓慢氧化反应，首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁，

完成该反应的化学方程式：

__________________________________。

（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%）。

（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：

①____________________________________________________；

②____________________________________________________。

1．[2018·贺州]测定空气里氧气的含量通常使用的物质是

A．红磷B．木炭C．铁丝D．蜡烛

2．[2018·北京]用下图装置进行实验。

下列现象能证明空气中O2的含量的是

A．红磷燃烧，产生白烟

B．瓶中液面先下降，后上升

C．瓶中液面最终上升至1处

D．水槽中液面下降

3．[2018·常州]在不同温度下，Hg与HgO可以相互转化。

如图所示的实验装置可用来研究氧化汞的分解与生成的反应前后各物质的质量关系。

下列叙述错误的是

A．常温下，Hg很难与O2反应

B．汞在汞槽中起到液封的作用

C．汞能将密闭容器内空气中的氧气几乎耗尽

D．HgO受热分解时，反应前后物质的总质量减少

4．[2018·无锡]化学革命是发生在十八世纪末英国和法国的一场深刻的化学学科的变革。

英国物理学家、化学家波义耳和法国化学家拉瓦锡曾做过貌似相同的两个实验（见下图）。

关于这两个实验的说法正确的是

A．两个实验都可用于测定空气中氧气的含量

B．两个实验中，曲颈甑内汞的表面都变为黑色

C．波义耳的实验中，金属加热后质量增加，该现象不能用质量守恒定律解释

D．拉瓦锡的实验中，玻璃钟罩内液面逐渐上升，达到一定高度后不再变化

5．[2017山西]化学使世界变得绚丽多彩，科学家为此作出了巨大的贡献。

其中研究空气成分的科学家是

A．拉瓦锡B．侯德榜

C．门捷列夫D．道尔顿

6．[2017邵阳]如图为测定空气中氧气含量的实验装置，下列做法合理的是

A．用过量的红磷进行实验

B．红磷点燃后，缓慢伸入瓶中并塞紧橡皮塞

C．红磷熄灭后，立即打开止水夹

D．用木炭代替红磷进行实验

7．[2017东营]小东通过查阅资料，根据铁在空气中生锈的原理，设计了如图所示的实验装置，来测定空气中氧气含量（装置中的饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈）。

已知广口瓶的有效容积为242mL，实验8分钟后打开止水夹，水从烧杯流入广口瓶中的体积为48mL。

下列说法错误的是

A．该实验的不足之处在于实验前广口瓶底未放少量水

B．通过分析本次实验数据，可知空气中氧气的体积分数约为%

C．若实验药品充足，时间足够长，可十分接近拉瓦锡实验的结果

D．此实验可有效解决拉瓦锡实验中的汞污染问题

8．[2018·河北]如图所示是测定空气里氧气含量的装置、气密性良好，在集气瓶内加入少量水，将水面上方空间分为5等份。

用弹簧夹夹紧橡皮管、点燃红磷后，迅速伸入集气瓶中并塞紧塞子；待燃烧停止并冷却至室温后，打开弹簧夹。

（1）红磷燃绕的化学方程式为________________________。

（2）打开弹簧夹后，烧杯中的水能够进入到集气瓶中的原因是：

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（3）实验结束，进入集气瓶中水的体积小于瓶内空间的五分之一，可能的一种原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

9．[2017南京]空气中氧气含量测定的经典赏析。

教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图）。

（1）写出汞与氧气反应的化学方程式：

____________________________________。

（2）本实验中选择使用汞的优点有：

①汞在加热的条件下，只和氧气反应。

②汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来测量反应器内空间体积的变化。

③生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气中，把得到的氧气加到剩下的4/5体积的气体中，结果所得气体跟空气的性质完全一样。

根据资料卡片，请再补充本实验使用汞的两个优点，并说明依据。

④_____________________________________________________________________________。

⑤_____________________________________________________________________________。

（3）通过实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积1/5的结论。

请根据现在的认识，对此结论予以补充。

_________________________________。

1．【答案】C

2．【答案】

（1）将导管一端插入水中，用手紧握广口瓶外壁，观察水中的导管口是否有气泡冒出，如果有气泡冒出，说明装置气密性好

（2）改进后的装置无需打开瓶塞点燃红磷，避免瓶内空气外逸而造成实验误差

（3）14%

【解析】

（1）检验此装置的气密性时，可将导管一端插入水中，用手紧握广口瓶外壁，观察水中的导管口是否有气泡冒出，如果有气泡冒出，说明装置气密性好。

（2）与装置甲相比，装置乙中使用电烙铁可以减小实验误差，其原因是：

改进后的装置无需打开瓶塞点燃红磷，避免瓶内空气外逸而造成实验误差。

学科~网

（3）量筒内减少的体积为氧气的体积，氧气的体积=100mL﹣65mL=35mL；空气中氧气的体积分数为

×100%=14%。

考点冲关

1．【答案】D

【解析】白磷燃烧时消耗氧气，产生五氧化二磷，此时因燃烧产生热量，容器内气体体积膨胀，气球变小，过一段时间，温度下降后；由于产物五氧化二磷为固态，容器内的压强变小，此时气球必然变大，由此可知：

甲瓶中的气球的变化情况是先变小后又变大。

故选D。

2．【答案】C

【解析】A、灼热的铁粉在空气中会与空气中的氧气反应，造成装置内的气压减小，因此打开止水夹，导管中水柱会上升；B、磷能与氧气反应，消耗瓶中的氧气而使瓶内气压减小且产物五氧化二磷是固体，没有新的气体生成，瓶内气压与大气压相比，减小了大约

，因此打开止水夹，导管中水柱上升，并进入广口瓶内，进入的水约占广口瓶容积的

；C、木炭能够与氧气反应，虽然能够消耗氧气，但生成的是一种气体：

二氧化碳，它填补了原先氧气所占据的空间，故瓶内气压没有显著减小，水柱上升得也很少；D、镁能与氧气、部分氮气反应，消耗瓶中的氧气而使瓶内气压减小且产物氧化镁和氮化镁是固体，没有新的气体生成，瓶内气压减小了，因此打开止水夹，导管中水柱上升并进入广口瓶。

故选C。

3．【答案】A

【解析】用红磷测定空气中氧气含量的实验中，红磷与氧气反应生成固体五氧化二磷，剩下的气体主要是化学性质不活泼的氮气。

故选A。

4．【答案】D

5．【答案】C

【解析】①红磷燃烧并冷却后打开弹簧夹，避免了温度高导致的集气瓶内压强过大而使进入水过少，不能正确测定空气中氧气含量的情况，故①说法正确；②点燃酒精灯加热铜丝，铜与氧气反应生成氧化铜（2Cu+O22CuO），所以铜丝表面由紫红色变成黑色，故②说法正确；③应该在停止加热并冷却至室温才能读数，故③说法错误；④实验过程中为了将空气中的氧气完全耗尽，加入的铜丝必须是过量的，故④说法错误；⑤两个实验中气体都没有被完全耗尽，消耗的是氧气，剩余气体则是其他气体，则两实验均能证明空气是混合物，故⑤说法正确；⑥根据空气中氧气含量的测定原理可知，两个实验均能证明空气中约含五分之一体积的氧气，故⑥说法正确。

故选C。

6．【答案】D

【解析】A、要准确测定空气中氧气的体积分数，只有使用铜粉的量是足量的，才能全部消耗掉密闭体系里的空气中的氧气，正确；B、气体的体积要受温度的影响，读数时必须等到装置冷却至室温再读，不等装置冷却至室温就读数，读数偏小，正确；C、气球的作用是调节气压，使氧气完全反应完，正确；D、正常操作情况下，反应结束后消耗氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积和玻璃管中气体总体积的

，错误。

故选D。

7．【答案】C

【解析】A、红磷燃烧生成五氧化二磷固体，几乎不占空间，使得内外产生气压差，正确；B、白磷燃烧生成五氧化二磷固体，使得内外产生气压差，水会倒流，正确；C、蜡烛燃烧生成的是二氧化碳，二氧化碳是气体，占了氧气的空间，水几乎不进入，错误；D、白磷燃烧生成五氧化二磷固体，几乎不占空间，使得内外产生气压差，正确。

故选C。

8．【答案】C

9．【答案】B

【解析】A、若所用药品过少，就不会将装置内的氧气耗尽，会导致实验结果出现误差，故错误；B、反应开始时，物质燃烧放出大量的热，气体体积受热膨胀，所以集气瓶中压强瞬间变大是由燃烧放热造成的，故正确；C、压强不同的原因主要是木炭燃烧生成了二氧化碳气体，与可燃物的着火点无关，故错误；D、由于碳与氧气反应生成二氧化碳，虽然都消耗了氧气，但又生成了气体，装置内气体压强保持不变，无法测定氧气含量，故错误。

故选B。

学科#网

10．【答案】C

【解析】A、由于红磷燃烧放热，使得瓶内的气体膨胀，导致压强增大，故气球的作用是缓冲装置中的压强变化，正确；B、红磷熄灭后应该等装置冷却到室温，再打开弹簧夹观察现象，正确；C、根据氧气约占空气总体积的1/5，故空气中氧气体积=100mL×1/5=20mL，所以打开弹簧夹后，注射器中的水有20mL进入