2021年安徽省2020年中考重点题型临考强化训练《测定空气里氧气含量的探究..

2020年中考化学复习《测定空气里氧气含量的探究》
1、在利用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验中，用传感器记录集气瓶内氧气浓度随时间变化的情况，如图2所示。

【进行实验】
活动1：证明红磷熄灭后，氧气还有剩余
实验装置实验步骤现象结论
Ⅰ．用高能激光笔照射燃烧匙中足量的红磷红磷燃烧，放出大量热，
一段时间后熄灭，白磷始
终不燃烧红磷熄灭后，
氧气还有剩
余
Ⅱ．冷却后，将装有白磷的燃
烧匙提出水面，用高能激光笔
照射
白磷现象①
【解释与结论】
（1）红磷燃烧的化学方程式为。

（2）步骤Ⅰ中白磷始终不燃烧的原因是。

（3）步骤Ⅱ中的现象①是。

（4）实验中气球的作用是。

活动2：探究影响剩余氧气浓度的因素
用图1装置进行实验，得到数据如表。

可燃物白磷红磷木炭
着火点/℃40 240 370
生成物状态固态固态气态
剩余氧气浓度 3.1% 7.0% 14.0%
（5）通过对比右表中红磷和白磷的相关数据，可以得出影响剩余氧气浓度的因素可能是。

（6）结合以上探究及实验数据，在“测定空气中氧气含量”的实验中，通常使用红磷而不用木炭的原因可能有。

2、某兴趣小组开展“测定密闭容器中某种气体的体积分数”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）实验 1 中，红磷燃烧的主要现象是，红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开 K，水能倒吸入集气瓶的原因是。

（2）实验1中反应的化学方程式是，属于反应（填基本反应类型）。

（3）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）。

（4）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。

（5）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①、②。

3、化学实验课上，老师让同学们用以下两个方案来探究空气中氧气的体积分数，根据要求回答下列问题。

【方案一】甲、乙两位同学分别用如图a和图b所示的传统装置测定空气中氧气的体积分数，实验中所用的红磷、木炭均过量。

（1）甲同学连接好仪器后，立即点燃红磷开始实验，老师说他的操作顺序不严谨，你认为他忽略的操作步骤是。

（2）待甲同学改正后，点燃红磷，观察到红磷燃烧产生的现象为；待红磷熄灭，并冷却到室温后，打开弹簧夹，观察到的现象是。

（3）如果进入集气瓶中的水偏少，写出一个原因是。

（4）若乙同学的操作顺序和步骤均正确，当他打开弹簧夹后观察到的现象是。

【方案二】丙同学在老师的指导下，将“测定空气中氧气的含量”的实验装置改进为新的实验装置（如图c）。

（5）指出图c所示装置的一项优点：。

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，井计算出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。

实验次数AO/mm AB/mm AB/AO
1 523.5 109.5 0.2092
2 525.5 110.0 0.2093
3 527.0 110.5 0.2097
【得出结论】根据表格中的实验数据，可知空气中氧气含量为。

（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、某化学兴趣小组在老师指导下进行课外实验，利用下列装置来探究磷单质在空气中燃烧后氧气浓度变化情况。

【提出问题】足量红磷在密闭的四颈平底烧瓶内燃烧熄灭后，容器中是否有氧气剩余？
猜想假设】猜想①：有氧气剩余猜想②：无氧气剩余
【实验验证】该小组同学按图1组装好实验装置，利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷，红磷燃烧直至熄灭；待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔照射，白磷居然也被点燃。

（1）激光笔的作用是。

（2）红磷燃烧的化学方程式为。

（3）实验过程中，刚开始即使用激光笔照射，燃烧匙内的白磷也不会燃烧的原因是。

【实验结论】根据上述实验，得出结论如下：
（4）结论1：猜想正确。

结论2：用“燃磷法测定空气中氧气含量”时，选择（填“红磷”或“白磷”）更合适，理由是。

【拓展延伸】如图2是该小组同学从开始实验到最后装置冷却后的整个实验过程中，用氧气传感器测量容器内氧气浓度变化的曲线图。

（5）在图中（填“A、B、C、D、E”）点时红磷燃烧熄灭；请你解释曲线AB段、DE段氧气浓度变化的主要原因。

AB段，DE段。

（6）小组同学通过查阅资料得知，验证空气中氧气体积分数较好的药品是铁丝绒，利用铁与氧气、水等的缓慢氧化，可将空气中氧气浓度消耗至0.2%．将足量细铁丝绒置于试管底部，并倒扣在装有水的烧杯中（如图3），一段时间后你将看到的现象是。

6、实验室常用如图装置测定空气中氧气的含量。

【实验原理】该实验反应的原理是（用化学方程式表示）。

【实验步骤】具体实验步骤有：
①在硬质玻璃管中装入铜粉，两端塞上带导管的橡皮塞，其中一端用气球密封；
②测量出实验所用硬质玻璃管的体积；
③停止加热后，待试管冷却至室温，注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积；
④用酒精灯在铜粉部位加热，加热时不断推拉注射器：
⑤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，并将硬质玻璃管固定在铁架台上。

（1）正确的操作步骤为（填数字序号）；
（2）在实验加热过程中，硬质玻璃管中观察到的现象是；小气球的作用是缓慢推拉注射器活塞的目的是。

【实验记录】下表是甲、乙、丙三组同学记录的实验数据：
实验小组硬质玻璃管的
容积/mL
反应前注射器中
气体体积/mL
反应后注射器中
气体体积/mL
反应消耗的氧
气体积/mL
空气中氧气的
体积分数（%）
甲45 15 4 11 18.3
乙40 18 5 13 22.4
丙50 20 6
填写上表中空白，帮助丙组同学完成实验数据的统计；
【实验分析】从上述数据中可知，该实验存在一定误差，导致该实验数据比21%小的原因不可能是（填数字序号）。

①没有缓缓推拉注射器活塞；
②读数时没有冷却至室温；
③加入铜丝量太多；
④反应后读数时小气球中气体未全部挤出
7、用如图所示装置测定空气中氧气的含量。

实验时先在容积为450mL的集气瓶中装进150mL滴有红墨水的50℃水，在带孔的燃烧匙中放足量白磷，量筒中盛入足量50℃水，按图连好仪器。

水温不变的情况下，反应后量筒内水的体积较反应前减少了60mL。

（1）燃烧匙拉出水面，白磷即可燃烧，说明燃烧需要什么条件。

白磷燃烧化学方程式为。

（2）实验过程中造成量筒中水变红的原因是。

（3）根据实验结果，计算空气中氧气的体积分数约为（写出计算式和结果）。

（4）集气瓶中的玻璃导管为什么插入液面以下，请写出理由：。

（5）如图一，某同学用氧气传感器定量测定密闭条件下足量白磷燃烧时集气瓶口处氧气的含量变化，得到图二曲线图。

请根据该曲线图回答下列问题。

①曲线上A、B、C三点中，白磷是从点开始熄灭的。

②请从微观角度解释BC段氧气含量下降并趋于稳定的原因。

③根据曲线图信息，你对燃烧有什么新的认识。

8、某兴趣小组开展“测定密闭容器中某种气体的体积分数”的探究实验。

【实验步骤】
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。

【实验现象】
实验1中，红磷燃烧的主要现象是；红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开K，水能倒吸入集气瓶的原因是，若发现进入装置中的水少于五分之一，可能的原因是。

【分析实验】
（1）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。

（2）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）。

【拓展延伸】分别用红磷（曲线①）和白磷（曲线②）燃烧测定密闭容器中氧气的含量，实验过程中用氧气传感器测得的密闭容器内氧气浓度如图所示：
（3）根据曲线分析，红磷与白磷，哪个消耗氧气的能力更强，并说明原因。

（4）实验结束后，小明得出结论，只要有氧气参加，红磷和白磷就能继续燃烧，请分析该结论是否正确，并说明原因。

参考答案
1、解：（1）红磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，配平即可；故答案为：4P+5O22P2O5；（2）步骤Ⅰ中白磷始终不燃烧的原因是：未与氧气接触；故答案为：未与氧气接触；
（3）步骤Ⅱ中的现象①是：白磷燃烧；故答案为：燃烧；
（4）实验中气球的作用是：调节压强；故答案为：调节压强；
（5）通过对比右表中红磷和白磷的相关数据，可以得出影响剩余氧气浓度的因素可能是：可燃物的着火点；故答案为：可燃物的着火点；
（6）结合以上探究及实验数据，在“测定空气中氧气含量”的实验中，通常使用红磷而不用木炭的原因可能有：木炭燃烧的生成物是气体，且剩余氧气浓度较大；故答案为：木炭燃烧的生成物是气体，且剩余氧气浓度较大。

2、解：（1）实验 1 中，红磷燃烧的主要现象是产生白烟，放热，红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开 K，水能倒吸入集气瓶的原因是氧气消耗，导致瓶内气压减小。

故填：产生白烟，放热；氧气消耗，导致瓶内气压减小。

（2）实验1中红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式是：4P+5O
22P2O5，属于化合反应。

故填：4P+5O
22P2O5；化合。

（3）为提高实验的准确性，以上两个实验都需要注意的事项是红磷和除氧剂要足量，装置不漏气等。

故填：红磷和除氧剂要足量。

（4）实验2的测定方法更准确，判断依据是消耗氧气更彻底。

故填：实验2；消耗氧气更彻底。

（5）该替代物应满足的条件是①只能和氧气反应、②生成物是固体。

故填：只能和氧气反应；生成物是固体。

3、（1）实验中磷与氧气反应，反应过程中有气体参与，所以此类实验在连接好装置后，首先进行气密性检查，以免漏气影响实验结果；
故答案为：检查装置的气密性
（2）红磷在空气点燃生成五氧化二磷，反应是放热反应，且五氧化二磷为固体小颗粒，观察到产生大量白烟，放出热量；当反应结束冷却至室温，瓶内氧气被消耗完毕，气体压强减小，氧气占空气体积的五分之一，所以压强减小了原来的五分之一，打开弹簧夹后，外部压强将水压入集气瓶内，且体积为氧气体积，占集气瓶容积的五分之一；
故答案为：产生大量白烟，放出热量；烧杯中的水倒吸入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶容积的五分之一。

（3）进入集气瓶中的水减小，说明瓶内压强未减小至最低，若装置气密性不好，外部气体进入瓶内，使瓶内气体增多，压强变大，压入水的体积减小；
故答案为：装置漏气
（4）图b中盛有红磷的集气瓶与盛有木炭集气瓶相连，两者压强相等，当各自点燃后，红磷一侧燃烧生成五氧化二磷为固体，木炭点燃后生成碳氧化物，为气体，这样使得两侧瓶中剩余的气体有所增加，压强比都生成固体物质时有所增大，使得打开弹簧夹后，进入水的体积减小，不能满足进入集气瓶容积五分之一的要求；
故答案为：两侧集气瓶内均有水进入，进入水的体积小于集气瓶容积的五分之一。

（5）白磷在密闭装置内引燃，避免了在外部点燃然后再深入装置内的操作，使得生成的五氧化二磷全部被收集起来，无法排入大气中，有利于环保；
故答案为：密闭点燃，避免五氧化二磷释放到空气中，有利于环保。

4、解：【得出结论】根据上述实验结果，计算三次平均值，即可求出空气中氧气的含量，所以氧气含量=
；
故答案为：20.94%。

【思考讨论】①粉末平铺后，增加了粉末与气体的接触面积，利用脱氧剂与氧气充分接触，保证反应充分进行，使测试结果更为准确；
故答案为：增大接触面积，使氧气被脱氧剂粉末充分吸收。

②粉末不够紧密，造成内部存在间隙，使得初始气体体积变小，而当吸收氧气完成后，粉末紧密分布，造成吸收气体体积增大的现象，所以导致测试结果偏大；
故答案为：粉末分布不紧密会使空气混入粉末缝隙内，造成初始气体体积变小，当实验结束时，粉末紧密分布，使吸收气体的体积变大，导致最终测试结果偏大。

5、解：（1）激光笔是能量装置，可以加热升温，在照射到钥匙上的红磷与白磷后，温度升高，达到其着火点，发生燃烧；
故答案为：提供热量使温度达到红磷和白磷的着火点
（2）磷与氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷，书写方程式注意配平及反应条件；
故答案为：4P+5O
22P2O5。

（3）根据可燃物燃烧需要与氧气和达到着火点的条件，可以判断，在刚开始时直接对白磷加热，达到了其着火点，但是没有与氧气的原因，可以推出不会燃烧；
故答案为：白磷在蒸馏水中未与氧气接触。

（4）根据图1的实验可知，在红磷燃烧后，将白磷提出水面后也可点燃，说明还有剩余氧气，因此猜想①正确，说明白磷可以在更低氧气浓度中继续燃烧，所以选择验证氧气占空气体积分数时最恰当应为白磷，白磷可以充分消耗氧气，使实验结果较为准确；
故答案为：①；白磷；足量的白磷能将装置内氧气消耗的更完全。

（5）红磷点燃时，氧气浓度骤然降低，此时应该是B点，当红磷熄灭时，氧气应该被消耗掉较多，此时氧气浓度较低位置，所以位置为C点；AB段氧气浓度变化较小，说明红磷为燃烧，此时激光笔的加热温度还未达到红磷着火点，红磷只能发生缓慢氧化，消耗少量的氧气；DE段时白磷被点燃，燃烧发生，氧气被消耗，所以浓度出现较大变化；
故答案为：C；刚开始激光笔未加热温度至红磷着火点，未发生燃烧，红磷发生缓慢氧化消耗少量氧气；白磷燃烧，消耗大量氧气。

（6）铁生锈后生成红褐色氧化铁，所以可以看到红褐色物质生成，而试管内氧气被消耗，压强减少，内部液面上升，达到试管体积的五分之一，验证了氧气占空气体积五分之一的结论；
故答案为：铁丝表面有红褐色物质生成；试管内液面上升，上升水的体积约占试管内空气体积的1/5。

6、解：【实验原理】该实验反应的原理是：铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜；故答案为：2Cu+O22CuO；
【实验步骤】实验步骤中，正确的操作步骤为：②测量出实验所用硬质玻璃管的体积；①在硬质玻璃管中装入铜粉，两端塞上带导管的橡皮塞，其中一端用气球密封；⑤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，并将硬质玻璃管固定在铁架台上；④用酒精灯在铜粉部位加热，加热时不断推拉注射器；③停止加热后，待试管冷却至室温，注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积。

在实验加热过程中，硬质玻璃管中观察到的现象是：铜粉逐渐变成黑色；小气球的作用是：起缓冲作用，防止气压过大将活塞鼓开；缓慢推拉注射器活塞的目的是：使铜与氧气充分反应；故答案为：（1）②①⑤④③；（2）铜粉逐渐变成黑色；起缓冲作用，防止气压过大将活塞鼓开；使铜与氧气充分反应；
【实验记录】丙同学记录的实验数据：反应消耗的氧气体积=20mL-6mL=14mL，空气中氧气的体积分数=；故答案为：14；20；
【实验分析】从上述数据中可知，该实验存在一定误差，导致该实验数据比21%小的原因不可能是：加入铜丝量太多；故答案为：③；
7、解：（1）燃烧匙拉出水面，白磷即可燃烧，说明燃烧需要可燃物与氧气接触，白磷燃烧生成五氧化二
磷，反应的化学方程式为：4P+5O
22P2O5。

故填：可燃物与氧气接触；4P+5O
22P2O5。

（2）实验过程中造成量筒中水变红的原因：白磷燃烧放热，使集气瓶中压强增大，将滴有红墨水的水压入量筒中。

故填：白磷燃烧放热，使集气瓶中压强增大，将滴有红墨水的水压入量筒中。

（3）空气中氧气的体积分数约为：。

故填：。

（4）集气瓶中的玻璃导管插入液面以下，理由：形成液封，防止燃烧放热导致装置内气体膨胀逸出，对测量结果产生影响。

故填：形成液封，防止燃烧放热导致装置内气体膨胀逸出，对测量结果产生影响。

（5）①曲线上A、B、C三点中，白磷是从A点开始熄灭的，是因为A点氧气浓度最小。

故填：A。

②BC段氧气含量下降并趋于稳定的原因：分子不停的运动，最终气体混合均匀。

故填：分子不停的运动，最终气体混合均匀。

③根据曲线图信息可知，当氧气浓度降低到一定程度时，白磷熄灭，说明可燃物需要在一定浓度的氧气中才能燃烧。

故填：可燃物需要在一定浓度的氧气中才能燃烧。

8、解：【实验现象】
实验1中，红磷燃烧的主要现象是：产生大量白烟，放热；红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开K，水能倒吸入集气瓶的原因是：红磷燃烧消耗了氧气，瓶内压强减小，小于外界气压，所以水会回流；若发现进入装置中的水少于五分之一，可能的原因是：红磷的量不足，装置漏气、未冷却到室温便打开止水夹等。

【分析实验】
（1）要测定空气中氧气的体积分数，应将氧气耗尽。

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信息可知，实验2的测定方法更准确，判断依据是：反应后，实验1集气瓶内剩余氧气体积分数是8.6%，实验2集气瓶内氧气几乎要耗尽。

（2）由测定空气中氧气的体积分数的原理和注意事项可知，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：药品只与空气中的氧气反应、生成物不能是气体等。

（3）由红磷和白磷与氧气反应的曲线图示可知，白磷消耗氧气的能力更强，白磷在密闭容器中燃烧结束后剩余氧气浓度小于红磷燃烧后的氧气浓度。

（4）实验结束后，小明得出结论，只要有氧气参加，红磷和白磷就能继续燃烧，由燃烧的现象可知，该结论不正确，在氧气含量低至5.1%时，红磷和白磷都不能继续燃烧。

故答案为：【实验现象】产生大量白烟，放热；红磷燃烧，消耗了氧气，瓶内压强减小，小于外界气压，所以水会回流；装置漏气或红磷的量少或未冷却到室温，便打开止水夹；
【分析实验】（1）实验2；反应后，实验1集气瓶内剩余氧气体积分数是8.6%，实验2集气瓶内氧气几乎要耗尽；
（2）药品只与空气中的氧气反应；生成物不能是气体；
【拓展延伸】（3）白磷，由图可知，白磷在密闭容器中燃烧结束后剩余氧气浓度小于红磷燃烧后的氧气浓度，故白磷消耗氧气的能力更强。

（4）不正确，在氧气含量低至5.1%时，红磷和白磷都不能继续燃烧。