2教材上的科学探究：空气中氧气含量测定

☞解析 装置Ⅰ中盛水的集气瓶中有橡皮塞，实验结束后只会有少量的水进入左侧的集气瓶中，
不能完成实验。装置Ⅱ中生成的二氧化碳能被浓氢氧化钠溶液吸收，能达到实验目的。 ☞答案：Ⅱ． 例 2 某课外活动小组，欲测定一待旅游开发的溶洞空气中二氧化碳的体积分数，进行如下 实验：
（1）取样．他们准备从溶洞的底部取样，请你设计用集气瓶取回一瓶空气样品的方法：
5 4 考查实验结论
空气是混合物，其中氧气约占空气体积的 1 。 5
拓展结论：氮气约占空气体积的 4 ，且氮气难溶于水，不与水、红磷发生化学反应等。 5
5 考查实验误差分析 结果偏小的原因可能是：①红磷量不足，氧气未完全耗尽；②装置气密性不好，外界空 气进入瓶内；③未冷却至室温就打开弹簧夹。 结果偏大的原因可能是：①止水夹未夹紧，红磷燃烧放热，瓶内空气受热膨胀逸出。（2）
【实验二】采用两种方法测定玻璃罩内气体中氧气的含量． 方法 1：用如图 B 所示的装置测量气体中氧气的含量． （1）实验前要对该装置的气密性进行检查，小明设计了一种方法， 请你帮助他完成：打开止水夹，把导管末端浸没在水中， ____________________，若导管内水柱上升且一段时间不下降，则装 置气密性良好 （1）将抽取出的气体用排水法收集到 150mL 的集气瓶中，关闭止水夹，点燃红磷； （3）待装置冷却到室温后，打开止水夹，烧杯中的液体进入集气瓶中，体积约为 125mL． 方法 2：用如图 C 所示的装置测量气体中氧气的含量．
该实验选择的药品需满足： ①足量； ②在空气中能燃烧（因此铁丝是不能代替红磷的） ③只与空气中的氧气反应（因此镁条是不能代替红磷的） ④反应后的生成物最好是固体（若生成物为气体，则补充了消耗氧气的体积。因此，通 常不用木炭、硫粉、蜡烛代替红磷实验）。 2 考查实验操作 如图连接实验装置，并检查装置气密性。在集气瓶内加少量水，并将 水面上方空间分为 5 等份。用弹簧夹夹紧胶皮管。点燃燃烧匙内的红磷 后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，观察红磷燃烧的现象。待红磷熄灭并冷 却后，打开弹簧夹，观察实验现象及水面的变化情况。 3 考查实验现象 红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量，片刻后，白烟逐渐消失，打开止水夹烧杯中进入 集气瓶，约占集气瓶空气体积的 1 。
装置乙中盛放的是足量的澄清石灰水，作用是吸收样品中的二氧化碳，从装置乙中导出 的气体进入装置丙，会导致装置内气压增大，装置丙中的水沿导管进入装置丁中，进入丙中 气体的体积等于丁中水的体积。 ☞答案：（1）将广口瓶装满水，盖上玻璃片，带进洞中，将水倒掉，擦干瓶内，盖上玻璃片 即可；（2）①Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O；②C（3）1% 例 3 某课外小组的同学将玻璃罩内充满纯净的二氧化碳气体，如图 A 所示，在光照充足的 条件下，经过一段时间后，该小组同学用注射器从 a 处抽取气体，测定玻璃罩内气体的成分 及其含量． 【查阅资料】 ①植物通过光合作用吸收二氧化碳气体，放出氧气． ②氢氧化钠和氢氧化钙性质相似，其水溶液都能与二氧化碳发生 反应，且没有气体物质生成． 【实验一】检验玻璃罩内是否含有二氧化碳气体？
量筒内水的体积为 99mL，此数据是___________（填序号）的体积数．
A．二氧化碳
B．氮气和氧气的混合气体 C．空气中除二氧化碳以外的所有气体
（3）计算．洞底空气中二氧化碳的体积分数为_______________．Fra bibliotek☞解析
为了防止把洞外的气体带到洞中，必须先将广口瓶装满水，盖上玻璃片后带进洞中，将 水倒掉，因为二氧化碳能溶于水，为了减少实验误差，必须要将广口瓶内残留的水分擦干， 然后再盖上玻璃片，即可。
方法 2：用如图 C 所示的装置测量气体中氧气的含量．
（1）抽取 150mL 的气体，缓缓地从 b 处通入装置中； （2）实验结束后，c 处气体的化学式为_________，集气瓶中排出液体的体积约为 75mL．该 方法所测得氧气约占气体总体积的___________． 【实验反思】通过对比，该小组同学发现，两种方法所得实验结果差距较大，其中实验结果 更准确的是____________（填写“方法 1”或“方法 2”），另一实验方法中不合理的实验操作是 ___________________________________________________。 ☞解析
点燃红磷后伸入集气瓶中速度过慢，导致瓶口处的空气受热膨胀逸出。 注：该实验不精确，因为当氧气浓度足够低的时候，将不再支持红磷燃烧，即事实上红 磷是不可能将氧气完全消耗的，所以说氧气约占空气体积的 1 。
5 【例题精讲】 例 1 实验Ⅰ和Ⅱ装置中，能完成测定空气中氧气体积分数的是_______________（填序号）
【实验一】由于二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，因此常用澄清石灰水来检验二氧化碳 的存在。
方法 1：从实验得知，导管内水柱上升，说明集气瓶内压强减小，因此可采取降温； 方法 2：由于二氧化碳能够被氢氧化钠溶液所吸收，因此剩余气体是氧气，排除多少水 说明就有多少氧气，即氧气是 75 毫升，占总体积的一半； 【实验反思】方法 2 准确。由于二氧化碳能够溶于水，因此方法 1 中用排水法收集到的 主要是氧气。 ☞答案： 实验一：澄清石灰水中；玻璃罩内含有二氧化碳气体 方法 1：（1）把集气瓶浸没在冰水中； 方法 2：O2；50%；方法 2；方法 1，将抽取出的气体用排水法收集到集气瓶中，二氧化碳能 够溶于水． 【练习】 1 如图是测定空气中氧气含量的装置，锥形瓶内空气体积为 100mL， 注射器中水的体积为 25mL，该装置气密性良好．下列说法正确的是 （） A．白磷燃烧时产生白色烟雾 B．实验过程中气球始终变瘪 C．燃烧结束后立即打开弹簧夹 D．实验结束后，注射器中还剩约 5mL 水
教材上的科学探究：空气中氧气含量测定
空气中氧气含量测定是初中化学的一个重要实验，同时也是中考命题的热点。在课本实 验的基础上进行拓展和创新已成为新的中考命题趋势。
【知识点睛】 1 考查实验原理
红磷燃烧消耗瓶内氧气，最终瓶内气压减小，打开止水夹，烧杯中的水进入集气瓶。进 入集气瓶内水的体积等于消耗掉的氧气的体积。
______________________________________________________________________________．
（2）测定．用 150mL 的注射器从集气瓶中抽取 100mL 气体样品，按上图所示的装置进行
实验．则乙装置中发生反应的方程式为________________________________．待实验结束后，