【备考2023】浙教版科学中考第三轮冲刺讲义（十四）：测定空气中氧气的含量【word，含答案】

1．实验目的：测定空气中氧气的含量
2．实验药品：红磷
3．实验原理
利用红磷燃烧消耗尽密闭集气瓶内空气中的氧气，使瓶内的压强，在大气压的作用下，烧杯中的水进入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积等于集气瓶内被消耗的氧气的体积。
红磷燃烧的化学方程式：。
水的作用：
(1)集气瓶中水的作用是降低温度，吸收生成的五氧化二磷。
(2)烧杯中水的作用是通过进入集气瓶中水的体积测定空气中氧气的含量。
4．实验步骤
(1)检查装置的气密性。
(2)关闭弹簧夹。
(3)加入(足)过量红磷于燃烧匙中。
(4)点燃红磷后迅速伸入集气瓶中。
(5)冷却至室温，打开弹簧夹。
(6)读数。
5．实验现象
(1)红磷燃烧时，产生大量白烟，放出热量。
(2)装置冷却至室温后，打开弹簧夹，烧杯中的水沿导管进入集气瓶，约占集气瓶中空气总体积的1/5。
6．实验结论
氧气的体积约占空气总体积的1/5。
【拓展】实验结束后，集气瓶内剩余气体的主要成分为氮气(或N2)，根据实验现象分析，该气体具有的性质是不燃烧也不支持燃烧、不易溶于水。
7．误差分析
常见的改进方法
角度1——改变点燃红磷的方法
角度2——改变药品
角度3——改变测量氧气体积的方法
例1、某校兴趣小组同学将课本“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)，下列有关改进后的装置评价不恰当的是(　　)
A．在密闭容器中进行，环境污染少 B．装置简洁，操作简单，节约药品
C．实验中活塞先向左移，后向右移 D．更方便推算出空气中氧气的含量
例2、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：
（1）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量　 　(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　 　(选填“V1﹣V2”、“V1﹣V3”或“V2﹣V3”)。
例3、某兴趣小组用两支规格相同的注射器与一支具支试管对“测定空气中氧气的含量”的实验装置进行了改进（如图）具体实验步骤如下：
步骤一：将注射器Ⅰ连接试管右侧导管，注射器Ⅱ插入试管橡皮塞中。使注射器Ⅰ中不留空气，注射器Ⅱ中留有一定体积空气，检查装置气密性。
步骤二：在具支试管中加入足量的试剂X，塞上橡胶塞，记录注射器Ⅱ中气体体积（记为V1）
步骤三：用酒精灯加热，使试剂X与氧气反应充分。
步骤四：停止加热，冷却至室温，将注射器Ⅰ中的气体全部挤入具支试管，待注射器Ⅱ的活塞稳定后，读取并记录气体体积（记为V2）
步骤五：实验结束后，清洗仪器，将具支试管装满水并塞上塞子，使注射器Ⅰ和Ⅱ中均无气体或液体残留，将试管中的水倒入量筒，测定体积（记为V3）
（1）步骤一中检查装置气密性的方法是：________ 。
（2）步骤三中，为使试剂X与氧气反应充分，可以采取的操作是________。
（3）根据测得数据可以计算空气中氧气的体积分数为________ （用V1、V2、V3表示）。
1.小科在课堂上做“探究空气的成分”实验，装置如图所示。实验后，小科发现进入集气瓶中水的体积约占瓶中空气体积的1/5。下列操作会使进入的水的体积偏少的是（　　）
A．选用木炭替代红磷 B．用过量的红磷进行实验
C．将点燃的红磷缓慢的放入集气瓶中 D．红磷燃烧时忘记关闭止水夹
2.如图实验，关闭止水夹，通电使红磷燃烧。
（1）燃烧的现象是　 　。
（2）红磷燃烧一段时间后，自动熄灭了，你认为可能的原因是　 　。
（3）冷却后，松开止水夹，你观察到的现象为　 　。
3.小徐用食品脱氧剂粉末(能吸收空气中氧气且不产生新的气体，不与空气中的其它成分反应)和玻璃管来测定空气中氧气含量，装置如图甲，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 端标为B，如图乙；
④用刻度尺测量AO段与AB段的长度，计算出AB与AO的比值，将数据记录在表格中。
次数 1 2 3 4
AO/mm 513.5 485.5 516.3 517.0
AB/mm 107.4 127.3 107.8 108.3
AB/AO 0.21 0.26 0.21 0.21
⑤洗涤、干燥各装置，重复上述实验。
请回答下列问题：
（1）实验步骤③中静置至水滴不再移动时，水滴的　 　(选填“a”或“b”)端标为B；
（2）实验步骤④测量AO段和AB段的长度的原因是由于食品脱氧剂能吸收尽空气中的氧气使气体体积　 　(选填“增大”或“减小”)，且玻璃管的管径各处相同，所以氧气与空气的体积之比就等于AB与AO的比值；
（3）根据实验记录数据，可知空气中氧气含量为　 　%。
1.暖宝宝中的发热剂是铁粉、水和食盐等，用发热剂代替红磷测定空气中氧气含量，装置如图，以下对此改进实验的叙述错误的是(　　)
A．实验前要检查装置的气密性
B．此实验测出空气中氧气的质量分数约18%
C．此实验的原理是利用铁生锈消耗氧气，生成氧化铁
D．此实验必须到水不再流入左瓶才可获取进入广口瓶的水的体积
2.下列实验装置中不能用来测定空气中氧气含量的是（ ）
3.实验室常用如图装置测定空气中氧气的含量。某化学兴趣小组在实验室测定空气中氧气的含量由注射器和硬质玻璃管组成的密闭系统，其中注射器中存有15mL空气，玻璃管的容积是40mL。
（1）连接好装置后，需要　 　，再加入铜粉。为了保证氧气全部反应，加入的铜粉应该　 　。
（2）保证氧气跟铜粉充分反应的操作是　 　。
（3）充分反应后，停止加热，冷却至室温，挤出气球内的气体，发现注射器中的气体体积约为4mL，通过计算，你认为该同学测定得到的空气中氧气的体积分数是　 　。
参考答案
例1、C
【解析】A.在密闭容器中进行，反应生成的五氧化二磷固体不会逸散到空气中，对环境污染少，故A正确不合题意；
B.装置简洁，操作简单，节约药品，故B正确不合题意；
C.实验中，白磷燃烧放出大量的热，导致管内压强增大，则活塞先向右移；反应结束后，温度下降，气压减小，活塞向左移动，故C错误符合题意；
D.将反应前后，活塞左测所对刻度的减少量就是其中氧气的体积，则更方便推算出空气中氧气的含量，故D正确不合题意。
例2、（1）大于 （2）装置冷却至室温 （3）V1-V3
【解析】根据磷燃烧消耗氧气并放出热量，结合实验操作步骤及现象分析。
（1）磷燃烧消耗氧气并放热，开始一段时间集气瓶内气体压强上升， 是由于温度升高导致的气压变化量大于氧气量减少导致的气压变化量；
（2）测氧气含量时需在装置冷却至室温时再打开活塞，进行读数，故“过一段时间打开活塞”中的“一段时间”指的是火焰熄灭 后到装置冷却至室温所经历的时间；
（3）由操作过程可知，整个实验过程中，集气瓶内减少的氧气体积为，为V1-V3；
例3、（1）试管加热，活塞向外推，等试管冷却后活塞恢复到原位。或 绑住注射器1活塞固定不动，向里推或向外抽注射器2活塞，放手后回到活塞原位置。或 往里推进（抽拉）注射器1活塞时注射器2活塞向外移动（向里移动），且两者移动的体积相同。
（2）交替推动两注射器的活塞 （3）
【解析】（1）步骤一中检查装置气密性的方法是：试管加热，活塞向外推，等试管冷却后活塞恢复到原位。或绑住注射器1活塞固定不动，向里推或向外抽注射器2活塞，放手后回到活塞原位置。或 往里推进（抽拉）注射器1活塞时注射器2活塞向外移动（向里移动），且两者移动的体积相同。 。
（2）步骤三中，为使试剂X与氧气反应充分，可以采取的操作： 交替推动两注射器的活塞 ；
（3）根据测得数据可以计算空气中氧气的体积分数为： 。
1.A
【解析】红磷燃烧是指磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，水进入集气瓶的原因是：磷燃烧消耗瓶内氧气，内外产生压强差，瓶内压强小于大气压。
【解答】红磷燃烧后因为消耗了瓶内氧气且生成了固体五氧化二磷，使瓶内压强小于大气压，所以水进入集气瓶。氧气的密度比空气大，氧气的密度为1.429g/L，二氧化碳气态密度为1.977g/L，因此选用木炭在该烧杯燃烧时瓶内的压强大于选用红磷在该烧瓶燃烧时的瓶内压强，因此进入进入瓶内的水会更少，导致进入的水的体积偏少，A符合题意。
2.（1）产生大量白烟
（2）集气瓶内的氧气已经耗尽
（3）烧杯中的水进入集气瓶内，最后集气瓶中的水约占集气瓶容积的1/5
【解析】（1）根据红磷在空气中燃烧的现象解答；
（2）燃烧的条件：①可燃物；②与氧气接触；③温度达到着火点；
（3）集气瓶中的氧气被消耗后，气压减小，烧杯中的水在大气压强的作用下进入集气瓶。当水的体积约占集气瓶容积的1/5时，瓶内气压与大气压强相等，水就停止进入瓶内了。
【解答】（1）红磷燃烧，即与氧气反应生成五氧化二磷，而五氧化二磷为白色粉末，那么燃烧的现象是产生大量白烟。
（2）红磷燃烧一段时间后，自动熄灭了，我认为可能的原因是集气瓶内的氧气已经耗尽。
（3）冷却后，松开止水夹，你观察到的现象为：烧杯中的水进入集气瓶内，最后集气瓶中的水约占集气瓶容积的1/5。
3.（1）b （2）减小 （3）22.25
【解析】（1）空气中氧气的含量等于氧气体积和空气体积的比值，而空气的体积就是水滴封闭住的体积。根据甲图可知，AO段就是以水滴的内表面为标准的，因此再次测量封闭气体的体积时还应该以水滴的内表面为标准，即水滴的b端标为B。
（2）脱氧剂吸收空气中的氧气，从而使封闭气体的体积减小，据此分析解答；
（3）表格中AB/AO的比值就是空气中氧气的含量，计算出它们的平均数即可。
【解答】(1)实验步骤③中静置至水滴不再移动时，水滴的b端标为B；
(2)实验步骤④测量AO段和AB段的长度的原因是由于食品脱氧剂能吸收尽空气中的氧气使气体体积减小且玻璃管的管径各处相同，所以氧气与空气的体积之比就等于AB与AO的比值；
（3）根据表格可知，空气中氧气的含量为：。
1.B
【解析】只要有氧气产生或参加的反应，都要检查装置的气密性；当水不再流入集气瓶中时，集气瓶内的气压与外界的大气压强相等，此时集气瓶内水的体积才等于氧气的体积。
【解答】A.该实验要测量消耗氧气的体积，因此实验前要检查装置的气密性，故A正确不合题意；
B.此实验测出空气中氧气的体积分数约18%，而不是质量分数，故B错误符合题意；
C.此实验的原理是利用铁生锈消耗氧气，生成氧化铁，故C正确不合题意；
D.此实验必须到水不再流入左瓶才可获取进入广口瓶的水的体积，故D正确不合题意。
2.C
【解析】我们常用燃烧红磷或白磷的方法，因为磷燃烧生成白色固体五氧化二磷，几乎不占空间，使得内外产生气 压差，从而得到正确的结论，据此分析判断。
A.红磷燃烧生成白色固体五氧化二磷，几乎不占空间，使得内外产生气压差，水面上升，可以完成氧气的测定，故A正确不合题意；
B.白磷燃烧生成白色固体五氧化二磷，使得内外产生气压差，水会倒流进集气瓶，可以完成氧气测定，故B正确不合题意；
C.木炭燃烧生成的是二氧化碳，二氧化碳是气体，占了氧气的空间，气压变化很小，水几乎不进入，故C错误符合题意；
D.白磷燃烧生成白色固体五氧化二磷，几乎不占空间，使得内外产生气压差，活塞向左移动，故D正确不合题意。
3.（1）检查装置的气密性；足量
（2）缓慢推拉注射器的活塞
（3）20%
【解析】（1）如果装置的气密性不好，那么外面的空气会进入装置内，对其中氧气含量的测定产生影响。铜和氧气反应，生成氧化铜，只有加入的铜粉足量，其中的氧气才能被完全消耗。
（2）在实验过程中，不断的推拉注射器的活塞，可以对里面的气体施加压强，从而使里面的氧气与铜粉充分接触，保证氧气被完全反应。
（3）反应前后，注射器与玻璃管内体积的总体积之差，就是其中氧气的体积，然后根据计算即可。
【解答】（1）连接好装置后，需要检查装置的气密性，再加入铜粉。为了保证氧气全部反应，加入的铜粉应该足量。
（2）保证氧气跟铜粉充分反应的操作是：缓慢推拉注射器的活塞。
（3）空气中氧气的体积分数：。
【备考2023】浙教版科学中考第三轮冲刺讲义（十四）
测定空气中氧气的含量