常考实验小练（6）测定空气中氧气的含量-2021-2022学年九年级化学鲁教版上册（含解析）

2021-2022学年九年级上册化学鲁教版常考实验小练
（6）测定空气中氧气的含量
一、知识讲解
1、实验原理：铜粉和氧气在加热条件下氧化铜。反应的文字表达式为铜+氧气氧化铜。
2、实验现象：红色的铜粉逐渐变成了黑色，气体体积变小。
3、实验结论：氧气约占空气总体积的 1/5。
4、误差分析：实验后若结果偏小，可能的原因有铜粉量不足、装置漏气、未来回拉动注射器活塞、未反应完就停止加热、未冷却到室温就读数等。
二、跟踪练习
1.如图是测定空气中氧气含量的实验。对该实验的认识正确的是( )
A.该实验中的铜粉可以换成碳粉
B.停止加热后，趁装置未冷却马上读数
C.正确操作情况下，反应结束后，消耗的氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积的
D.实验结束后，硬质玻璃管内剩余的气体主要是氮气
2.测定空气里氧气含量的实验装置和步骤如图：（已完成装置气密性检查）
①在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份；
②用弹簧夹夹紧胶皮管；
③点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，观察现象；
④红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，观察现象。
其中有错误的实验步骤是( )
A.① B.② C.③ D.④
3.已知铜和氧气在加热条件下会生成氧化铜，可用如图所示装置来测定空气中氧气的含量，实验时点燃酒精灯，反复推拉注射器和挤压气球。对该实验的认识正确的是( )
①铜粉的用量多少会影响实验结果；②实验结束后，待装置冷却至室温才能读数；③气球的作用是调节压强并使氧气完全反应；④在正常操作情况下，反应消耗氧气的体积应该约占反应前注射器内气体体积的
A.①③④ B.②③④ C.①②④ D.①②③
4.利用如图装置验证了空气中氧气的含量。下列叙述不正确的是( )
A.实验前需检查装置气密性
B.白磷的作用是消耗试管中的氧气
C.白磷熄灭、试管冷却后再打开止水夹
D.最终量筒中液面约降至40mL刻度线处
5.某校兴趣小组同学在课题组老师的指导下，将“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），下列说法不恰当的是( )
A.乙反应容器与甲相比体积更小，药品消耗更少
B.乙反应容器装置简洁，减少了甲装置中导管引起的误差
C.甲装置中反应前若止水夹未夹紧，则进入集气瓶中的水量偏大
D.乙反应容器中点燃白磷，胶塞会先向左后向右移动
6.研究性学习小组的同学为探究空气中氧气的体积分数，设计了如图所示装置。请根据图示实验回答下列问题：
（1）闭合电源开关，可以观察到红磷_________。
（2）装置冷却到室温时，可观察到U形管内左侧液面_________。
（3）通过这个实验得出的结论是_________。
（4）你认为影响该实验准确度的地方是_________。
（5）此实验还可推知反应后剩余气体的一条物理性质是_________，一条化学性质是_________。
7.为了帮助同学们更好的理解空气中氧气含量测定的实验原理，老师利用传感器技术实时测定了实验装置图中图1内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线变化如图2所示。
（1）X曲线表示的是_____（填“温度”或“氧气的浓度”）。
（2）结合X、Y两条曲线，解释图2中BC段气压变化的原因是_______。
（3）实验中测得的数据如下：
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 瓶中剩余气体的体积
体积/mL 80.0 46.4 126.0
根据实验数据计算：测得的空气中氧气的体积分数为_____（列出计算式即可）。
（4）若测得的实验结果明显偏小，可能的原因是①______；②________。
8.以下四个实验装置，可用于“测定空气中氧气的含量”。请认真分析，回答下列问题。
（1）拉瓦锡用装置_______（填字母）定量研究了空气的成分，在密闭容器中，空气中的氧气与_______反应，生成固态物质。人们沿着科学家的足迹，对反应物进行了优化，分别用铜粉、红磷等进行实验，其原理都是采用_______（填“物理”或“化学”）方法，从混合气体中除去某种气体，从而达到物质的分离。
（2）实验过程中，需要不断推拉注射器活塞的装置是_______（填字母），利用此装置进行实验，可能造成实验误差的因素是_______。（答一条）
（3）装置C、D的实验都用到了红磷，写出反应的文字表达式：_______；反应结束后，待装置冷却至室温，打开弹簧夹，装置D中（试管容积为40mL），注射器活塞从10mL刻度处缓慢移动至_______mL刻度处停止（误差忽略不计）。
9.在测定空气中氧气含量的实验中，小强采用了如图所示装置：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，待冷却至室温，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。（已知铜在加热的条件下能与空气中的氧气反应生成氧化铜）
（1）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__________。
（2）写出该实验中发生反应的文字表达式：__________。
（3）小强测得的实验结果如下：
反应前注射器内气体总体积 反应后注射器内气体总体积
25mL 22mL
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交替推动两个注射器活塞时次数过少
②读数时没有冷却至室温
③加入铜丝量太少
④加入铜丝量太多
（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__________。
10.1775年法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。仿照这个历史上著名实验的原理，如今我们的化学教育家积极探索、不断创新，先后设计出了如图所示的实验装置。
测得实验结果如下（气体体积）：（单位：mL）
反应前玻璃管内 反应前注射器内 反应后注射器内
40 30 18
（1）在实验过程中，不断推拉注射器的目的是_________________；
（2）由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数为_________________。（保留小数点后一位）
答案以及解析
1.答案：D
解析：碳燃烧生成二氧化碳气体，装置内的压强几乎不变，所以不能用碳粉代替铜粉测定空气中氧气的含量，A错误；停止加热后，要等到装置冷却至室温后再读数，否则测定结果偏小，B错误；正确操作情况下，反应结束后，消耗的氧气的总体积应该是反应前整个装置中气体体积总和的，C错误；足量的铜粉在加热的条件下将装置内的氧气完全耗尽，剩余的气体主要是氮气，D正确。
2.答案：D
解析：在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份，①正确。用弹簧夹夹紧胶皮管，防止装置漏气，②正确。点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，防止空气受热膨胀逸出集气瓶，③正确。红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，此时剩余的气体温度较高，处于膨胀状态，会使进入集气瓶中的水体积偏小，使测得的结果偏小，④错误。
3.答案：D
解析：铜粉的用量多少会影响实验结果，铜粉量不足时，不能将装置内的氧气除尽，会导致实验结果偏小，①正确；实验结束后，待装置冷却至室温才能读数，否则装置内的气体温度较高，仍处于膨胀状态，会导致实验结果偏小，②正确；气球的作用是调节压强并使氧气完全反应，③正确；在正常操作情况下，反应消耗氧气的体积应该约占反应前装置（注射器、硬质玻璃管、气球）内气体总体积的，④不正确。故选D。
4.答案：D
解析：A.实验前需检查装置气密性，以防止装置漏气造成结果不准确，故选项说法正确；B.白磷燃烧与氧气反应生成五氧化二磷，白磷的作用是消耗试管中的氧气，故选项说法正确；C.白磷熄灭、试管冷却后再打开止水夹，以防止剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积，造成结果偏小，故选项说法正确；D.氧气约占空气总体积的，130mL空气中氧气的体积约为130mL×=26mL，最终量筒中液面约降至50-26=24mL刻度线处，故选项说法错误。
5.答案：D
解析：乙改用玻璃管进行实验，比甲中集气瓶体积小，空气体积小，所以药品消耗更少，故A正确；乙反应容器装置简洁，减少了甲装置中导管引起的误差，故B正确；甲装置中反应前若上水夹未夹紧，白磷燃烧放热，导致部分气体通过导管逸出，则进入集气瓶中的水量偏大，故C正确；乙反应容器中点燃白磷，白磷燃烧放热，气体压强增大，胶塞向右移动，完全反应后温度降低，由于氧气被消耗，所以气体压强比开始时小，胶塞向左移动，故D不正确。
6.答案：（1）燃烧，产生大量的白烟
（2）上升至约1刻度处
（3）空气中氧气的体积约占空气体积的
（4）U形管左右液面存在高度差（合理即可）
（5）难溶于水；不燃烧也不支持燃烧
解析：（1）红磷燃烧产生大量的白烟。
（2）装置冷却到室温时，U形管内左侧压强减小，可观察到U形管内左侧液面上升至约1刻度处。
（3）该实验得出的结论是空气中氧气的体积约占空气体积的。
（4）影响该实验准确度的地方有装置漏气、红磷量不足、U形管左右液面存在高度差或红磷位置太高难将下面氧气消耗完等。
（5）剩余气体的物理性质是无色无味、难溶于水；化学性质是不燃烧也不支持燃烧。
7.答案：（1）温度（2）红磷燃烧放热温度升高，压强增大，同时消耗氧气，使气压减小；BC段燃烧放热造成的压强增大强于氧气减少造成的压强减小 （3）×100% （4）红磷的量不足；装置的气密性不好
解析： （1）随着反应进行，红磷燃烧放热，导致温度升高，完全反应后，不再放热，温度逐渐降低至室温，故X曲线表示的是温度。
（2）X、Y两条曲线可知，图2中BC段气压变化的原因是红磷燃烧放热温度升高，压强增大，同时消耗氧气，使气压减小。BC段燃烧放热造成的压强增大强于氧气减少造成的压强减小。
（3）烧杯中减少的水的体积即为瓶内氧气的体积，进入集气瓶内水的体积和剩余气体体积之和即为瓶内空气的体积，测得的空气中氧气的体积分数为。
（4）若测得的实验结果明显偏小，可能的原因是①红磷的量不足；②装置的气密性不好。
8.答案：（1）A；汞；化学
（2）B；反应前后气球的体积不相等
（3）磷+氧气五氧化二磷；2
解析：（3）注射器活塞从10mL刻度处缓慢移动至10mL-40mL×=2mL刻度处停止。
9.答案：（1）使氧气与铜丝充分反应
（2）铜+氧气氧化铜
（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，从而得出某种成分的含量
解析：
10.答案：(1)使铜粉与氧气充分反应 (2)17.1%