3.1空气与氧气（空气中氧气的含量） 练习题（含答案）

空气中氧气的含量测定
一、选择题
1—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(如图)。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，曲颈瓶内汞的表面都变为黑色
C.波义耳的实验中，加热后，曲颈瓶内的气体为纯净物
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
2-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
3-暖宝宝中的发热剂是铁粉、水和食盐等，此发热剂能代替红磷测定空气中氧气的含量(装置如图)。以下对此改进实验的叙述错误的是( )
A.发热剂属于混合物
B.发热剂发热会影响实验，所以发热剂要少取
C.此实验的原理是利用铁生锈消耗氧气
D.若把发热剂均匀涂抹在集气瓶内壁上可以缩短实验时间
4如图所示，甲、乙两个气密性良好的干燥集气瓶中都充满了空气。甲、乙瓶中的燃烧匙内分别放有足量的红磷和炭粉，a、b为止水夹，分别点燃红磷和炭粉，充分燃烧后，恢复至室温，同时打开a、b,则烧杯中的水_____( )
A.进入甲瓶 B.进入乙瓶 C.同时进入甲乙两瓶 D.无法判断
5-如图所示的密闭装置中进行白磷燃烧实验，在白磷被点燃至装置恢复到室温的这段时间内，集气瓶中的气压随时间变化的图像最接近的是_______
6下列关于空气的说法中,不正确的是_____
A.工业上采用分离液态空气法获得空气中各物质的沸点不同的性质
B.二氧化碳的存在使正常的雨水呈酸性，但造成酸雨的主要物质是二氧化硫、二氧化氮等
C.法国化学家拉瓦锡用定量的方法证明了空气中氧气质量约占空气质量的21%
D.稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用于制作各种电光源
7在化学活动周中,某校兴趣小组同学在《培养中学生基本科学素养的化学实验教学研究》课题组老师的指导下，将课本“测定空气中氧气的含量”实验装置(如甲图)改进为新的实验装置(如乙图),改进后的实验装置相对于原装置，以下评
价不恰当的是 ( )
A.反应容器体积小,药品消耗少
B.装置简洁,减少了甲图装置中导管引起的误差
C.白磷比红磷着火点高，使用更安全
D.容器内径相等,易准确推算出空气中氧气的含量
8- 如图所示是用红磷燃烧法测定空气里氧气含量的装置图，有关此实验的结
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，反应后集气瓶内剩余的气体，既不易溶于水，也不支持燃烧
C.该实验中的红磷还可以用硫来代替
D.若该实验没有达到预期目的，可能的原因之一是装置气密性不好
实验题
1 如图是某同学用红磷测定空气中氧气体积分数的实验装置。
测定空气中氧气含量的实验
(1)实验时，先要将集气瓶的容积分成五等分，请写出确定五等分体积的具体操作;
(2)实验中，燃烧物质选用红磷，为什么
2.小亮同学利用如图所示弹簧夹的装置测定空气里氧气的含量。他先在燃烧匙中放人足量的红磷，塞紧橡皮塞，然后用凸透镜聚光照射集气瓶中的红磷。
(1)利用凸透镜的聚光点燃红磷的优点是_________,
红磷燃烧停止后,燃烧匙里仍有红磷,燃烧停止的原因是_______。
(2)待完全反应冷却到常温后，打开弹簧夹，观察到的实验现象是水进入集气瓶中，约占集气瓶剩余容积的五分之一，说明__________
(3)实验中不能用木炭代替红磷,原因是_____________________
(4)为确保实验成功，实验前一定要检验装置的________。
(5)在_______(填装置名称)中添加红磷的量应该_____(填“随意”“过量”或“少量”)。
(6)红磷燃烧时可以观察到的现象是_______________
燃烧停止，待冷却后打开弹簧夹，可观察到的现象是_______________
(7)上述实验除可以得出“氧气约占空气体积的”的结论外，还可推论出氮气_______(填“易”或“难”)溶于水和其化学性质______(填“活泼”或“不活泼”)的结论。
3为测定空气中氧气的含量，小金同学选用实际容积为40毫升的试管作为反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与润滑性很好的针筒注射器组成如图所示的实验装置。假设白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，且两个容器能保持空气正常流动。请回答下列问题:
(1)实验前打开弹簧夹,将注射器活塞向前推一段,松手后活塞仍能返回原刻度处，则说明装置__;
(2)若先夹紧弹簧夹,用酒精灯加热白磷,燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹。可观察到的现象为____________
(3)若不使用弹簧夹,用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。可观察到的现象为_____________;
(4)若按小金的设想进行实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险,造成实验失败。例如:___________
4为提高测定空气中氧气含量实验的精确度，科学兴趣小组对课本实验进行了创新改进。
【实验步骤】①取一根玻璃管，用橡皮塞将一端密封;②将食品脱氧剂粉末迅速装入玻璃管,立即向管口注入一滴水将玻璃管密封，水滴的下端标为A。弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密，脱氧剂的上端标为O，如图甲所示;③水平滚动玻璃管，使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中，静置至水滴不再移动时，水滴的右端标为B，如图乙所示;④用刻度尺测量出 AO 段和 AB 段的长度，并计算出AB与AO的比值，将数据记录在表格中;⑤洗涤、干燥实验装置,重复上述实验。
【实验结论】根据表格中的实验数据,可知空气中氧气的含量为_____(用百分数表示)。
【思考讨论】
(1)实验步骤③中,将食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中的目的是________
(2)实验步骤②中,如果玻璃管内的脱氧剂粉末分布不够紧密，会
使实验结果偏大，其原因是__________
5、[2021·丽水]建构合理的思维模型 既能促进深度学习，又能提高思维品质。小科建构了“两组份混合物含量测定”的思维模型。
运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究:忽略含量很低的其它物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组份混合物。
【探究一】根据沸点低的组份先汽化的性质，测定混合物中某组份的含量。
将空气转变为液态空气，液氛先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的__
【探究二】根据混合物中某组份发生化学反应，测定混合物中某组份的含量。
按装置测定空气中氧气含量时，止水夹最合理的打开时间是___________(填“反应刚结束时”或“冷却到室温时”)。
该实验中，红磷要足量的目的是____ ，红磷燃烧的文字表达式为__。
【交流评价】
(3)已知:在空气中点燃石蜡，会生成水和二氧化碳等物质。小科用足量石蜡替换红磷，规范操作后，测得的氧气含量将____(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【继续探究】
（4)运用上述思维模型，小科又设计了图乙的实验装置，简述其“测定空气中氧气含量”的原理________
6 1674年，英国化学家约翰·梅猷为测定空气中的氧气含量开展如下实验(装置如图甲)。
I将一根长度等于玻璃钟罩最宽部分直径的铁棒横放在钟罩里，把装有稀硝酸的陶罐通过铁钩挂在铁棒上,用绳索将小铁块悬挂在陶罐的正上方。(铁块的升降通过在钟罩外拉动或放松绳索来实现)
Ⅱ.调整水槽中初始水位如图乙，再使铁块浸入稀硝酸中，观察到铁块表面迅速产生大量气泡，钟罩内水面下降。[稀硝酸有强氧化性，能与铁发生如下反应:4HNO3+Fe=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
Ⅲ.当水位降至接近钟罩口时(如图丙)，立即取出铁块，以防气体外逸。
IV.等待一段时间后，水面稳定在如图丁的位置。(一氧化氮会与氧气等物质发生如下反应:4NO+3O2+2_____=4HNO3)分析与评价:
(1)步骤Ⅳ中的“ ”处应填____________。
(2)从图丙到图丁过程中,钟罩内水位上升的原因是_________。(忽略温度变化的影响)
(3)小科重复了上述实验，虽实验时装置气密性良好，且钟罩内液面上方气体体积均能精确测量(即测定气体体积的误差忽略不计)，但经多次实验测定，发现每次测得空气的含氧量都小于1/5,原因是____________
7某科学兴趣小组对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进:将数显设备、气体压强传感器和空气中氧气含量测量装置按下图连接。装置气密性良好，调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平，此时集气瓶内气体的体积为V1，关闭活塞,点燃燃烧匙内的红磷,立即塞紧瓶塞,待火焰熄灭后，过一段时间打开活塞，观察到集气瓶中的水位上升。待集气瓶内的水面不再上升时，集气瓶内的气体体积为V2。然后向右边容器内加入一定量的水至两边水面再次相平，此时集气瓶内的气体体积为V3。在点燃红磷至打开活塞这一过程中，观察到数显设备显示集气瓶内的气体压强先上升后下降,再趋于稳定。
请回答:
数显设备显示，开始一段时间集气瓶内气体压强上升,这是因为温度升高导致的气压变化___(选填“大于”、“等于”或“小于”)氧气量减少导致的气压变化量。
(2)基于数显设备显示的气压变化“过一段时间打开活塞”中的“一段时间”指的是火焰熄灭后到______所经历的时间。
(3)在整个实验过程中,集气瓶中减少的氧气体积为____（填“V1-V2”、“V1-V3”
或“V2-V3”）
8-某兴趣小组开展“测定密闭容器中其对气体的体积分数”的探究实验。
(实验1)按图1所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。
(实验2)按图2所示装置，在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂(其中辅助成分不干扰实验)利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。
(1)比较两组实验装置，你认为兴趣小组改进实验的理由是_________
(2)为提高实验的准确性，以上两个实验都需要注意的事项是______(写一点)
(3)实验过程中，连接数字传感器测得实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图3、图4所示。依据图3、图4信息，____(填“实验1或“实验2”)的测定方法更准确，判断依据是______
(4)结合你的学习经验，若要寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物，用图1或图2装置测定空气中氧气的体积分数，该替代物应满足的条件是____，______(写两点)。
9-某兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验(装置I)进行了大胆改进，设
计装置Ⅱ进行实验，收到了良好的效果,请你对比分析下面装置I、装置Ⅱ实验，回答下列有关问题:
(1)【装置I】在实验过程中，经常出现实验结果偏小的情况，原因可能是( )
A.红磷量不足
B.装置I漏气
C.未等装置冷却就松开止水夹
D.红磷点燃后伸入集气瓶速度太慢
(2)【装置Ⅱ】实验的操作步骤如下:①测定玻璃管容积V为70mL;②点燃洒精灯，缓慢推拉注射器活塞;③将少量铜粉平装入试管中，将50mL的注射器活塞置于30mL刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好;④熄灭酒精灯，等装置冷却后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)。
按正确操作和有关数据计算，最终得出氧气约占空气体积的1/5，则注射器活塞最终停留在_________ mL处,在实验加热过程中，缓慢推拉注射器活塞的目的是____________
(3)比较【装置I】和【装置Ⅱ】请你说出【装置Ⅱ】的一个优点:
10-在测定空气中氧气含量的实验中，小强采用了如右图所示的装置:在由两个注射器组成的密闭系统中留有25mL空气，给装有细铜丝的玻璃管加热，同时缓
慢推动两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化时停止加热，冷却至室温，将气体全部推至一个注射器内，观察密闭系统内空气体积的变化。
在实验加热过程中，交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是________
该实验中所发生反应的化学方程式为_______。
(3)小强测得实验结果如下:
由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数____(填“>”、“=”或“<”)21%，造成该实验出现误差的原因可能是________(填序号)。
①没有交替缓缓推动两个注射器活塞;②读数时没有冷却至室温;
③加入铜丝量太少;④加人铜丝量太多。
(4)通过上面的实验,你学到的测量混合物中某成分含量的方法是_______________________
答案：
选择题
1、D
2、 A
3、B 实验要保证把空气中的氧气全部消耗掉，所以发热剂必须足量。
4、A 因为红磷燃烧消耗氧气，生成五氧化二磷，气压会减小；木炭燃烧消耗氧气，生成二氧化碳，气压不变。
5、C 白磷燃烧放热，集气瓶内气体压强增加，冷却后实验结束后，消耗掉20%的氧气，集气瓶内气体压强减小。
6、C 空气中氧气的体积占空气体积的21%，不是质量
7、C 白磷的着火点较低
8、C
实验探究题
1题 答案：确定五等分体积时，先将集气瓶装满水，将水倒入量筒中，留有少量水，标记刻度线0，量筒中的水读数，并除以五，将水倒回五分之一入集气瓶，标记刻度线1.同样的方法标记2、3、4，装满即为5。
2题
(1)密闭容器中，可以防止集气瓶中的空气逸散影响实验结果的精确度
氧气耗尽
氧气体积约占空气体积的1/5
(3)木炭燃烧生成了二氧化碳，瓶内气压没有减小，打开止水夹水不会进入
(4)气密性 (5)燃烧匙 过量 (6)产生大量白烟 水会进入集气瓶，约占瓶容积的1/5 (7)1/5 难 不活泼
3题 装置气密性好
白磷燃烧，管壁发烫，产生大量白烟，最终活塞前沿停留在16毫升刻度处
针筒活塞向前移动至8毫升的刻度处
由于密闭容器内燃烧放热，所以可能会使橡皮塞弹出、试管爆裂、不使用弹簧夹可能会使注射器活塞弹出等，造成实验失败。
4题 答案：20.94% 增大与氧气的接触面积，使氧气被充分消耗
起始测定管内空气的体积AO偏小
5题 答案：1、分离转移 2、冷却至室温 便于和空气中的氧气充分反应 略 3、偏小 4、铜和装置中的氧气反应，生成氧化铜固体，装置中的气体冷却到室温，注射器内减小的体积极为装置内氧气的体积，氧气的体积与反应前装置内的总体积之比即为空气中氧气的含量。
6题 答案：1、 H2O 2、一氧化氮和氧气参与了反应，气体减小，钟罩内气压减小
3、实验中较难控制铁与稀硝酸反应生成的一氧化氮恰好与装置中的空气完全反应。无论是一氧化氮过量，还是氧气过量都会使结果偏小
7题 答案：大于 冷却至室温 V2-V3
8题 答案：（1）密闭容器中防止空气逸散影响实验结果 （2)装置不能漏气 （3）实验2 （因为实验2 中氧气消耗得更多 （4）只能消耗空气中的氧气、生成物不能为气体
9题 答案： ABC 1324 10 使铜粉与氧气充分反应
反应在密闭容器中，实验结果更准确 或者注射器有刻度，测量结果更准确 或者尾气用气球收集，不会污染大气，环保
10题 答案：（1）使空气中的氧气充分反应 （2） 略 （3） ＜ 123
(4)通过化学反应除去混合物中的一种成分，再测量混合物在反应前后体积(或质量)的变化，从而得出该种成分的含量(其他答案合理也可)