九上实验串讲2-空气成分的测定

2020年-2021年最新 秋季 第一学期（上册）

九上实验串讲2-空气成分的测定

【实验说明】

在解空气中氧气含量测定的基本题型时首先要弄清定量测定空气组成的原理，即创设一个密闭的环境（容器），利用可燃物在其中燃烧耗尽空气中的氧气，从而使容器内的压强小于外面大气压，测得液体（水或其他液体）进入容器内的体积即为消耗的氧气体积，从而得出结论。

试题中除基本题型外考查的点主要有：①剩余气体的性质；②实验中的误差分析；③实验药品的选择；④实验装置的改进；⑤实验原理的应用等。 【实验原型】

1．有关空气组成的研究与发现对化学的发展做出了重要贡献。 Ⅰ．拉瓦锡的研究：用加热汞的方法测定空气中氧气的含量

如图1所示，拉瓦锡把少量的汞放在密闭的玻璃容器中连续加热12天后，发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末，容器内空气体积减少了约五分之一。收集汞表面生成的红色粉末（氧化汞），置于另一容器内强热得到了汞和氧气，且氧气的体积恰好等于原来密闭容器里所减少的空气体积。 （1）上述实验中，使用汞的优点有 。

A ．汞为液态，在加热的条件下只与氧气反应且生成物为固体

B ．时间足够长，能将密闭装置中的氧气几乎耗尽

C ．实验过程中没有污染

D ．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气

（2）继拉瓦锡研究后，英国科学家瑞利经多次实验发现：从空气分离得到的氮气密度总是略大于纯净氮气密度。造成这一差异主要与空气中的 相关。

Ⅱ．兴趣小组A 的实验：用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（如图2所示）

（3）用酒精灯点燃燃烧匙中过量的红磷，观察到的现象有 ，并放出大量的热。写出该反应的化学方程式： 。

（4）该兴趣小组同学经多次实验发现：当反应停止并恢复至室温，用氧气浓度传感器测得广口瓶内始终有8%左右的氧气残留。请分析红磷燃烧无法耗尽氧气的原因是 （已排除操作原因引起的实验误差）。 班级 姓名 学号

Ⅲ．兴趣小组B的实验：用铁生锈原理测定空气中氧气含量（如图3所示）。测得实验数据如表：

测量项目

实验前

烧杯中水的体积

实验后烧杯中剩余水

的体积

集气瓶（扣除内容物）和导管的体积

体积/ml80.049.0150.0

（5）根据表中数据，计算实验测得的空气中氧气的体积分数是

（计算结果精确到0.1%）。

（6）该实验中NaCl溶液的作用是。

2. 空气中氧气含量测定的再认识。

【经典赏析】教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图1）。

该实验中选择使用汞的优点有______________。

A．实验过程中没有污染

B．在汞槽中起到液封的作用

C．能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽

D．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气

【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图2），当冷却至室温后，集气瓶内剩余气体的成分是__________________________。

A．五氧化二磷

B．主要成份为氮气和氧气

C．纯净的氮气

D．主要成份为氮气的混合气体兴趣小组的同学用该方法测出的氧气含量常常远低于21％。

【提出问题】用红磷燃烧的方法为什么测定空气中氧气的含量会偏小？

【进行猜想】（1）装置漏气；（2）_________________，装置内氧气有剩余；

（3）________________________________________；……

【实验与交流】在老师的指导下，凤九分别用过量的红磷和白磷进行该实验，用测定氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气浓度分别为8.85％和3.21％。请从燃烧条件的角度分析产生上述

两个结果较大差异的主要原因是：_______________________。

【实验探究1】东华根据铁生锈的原理，探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量。

于是进行了实验（装置如图3）。

通过7天测得的数据计算出空气中氧气的含量为19.13％。

【交流与反思】与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点是：____________________。

【实验探究2】为了加快反应速率，东华通过查阅资料，利用铁粉、炭粉、氯化钠等物质又进行了实验（装置如图4）。8 分钟后测得的数据如下表：

请计算出空气中氧气含量为___________（计算结果保留一位小数）。

【结论与反思】通过上述实验探究，选择____________________（填物质名称）进行实验，可较为快速地完成实验并减小实验误差。

【拓展延伸】铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿主要成分为Cu2(OH)2CO3]。写出生成铜绿的化学方程式_____________________________。若将图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明理由。_______________________（相对原子质量：C-12 O-16）

点燃2P2O5；当广口瓶内的氧气浓度过低时就不能【答案】1．ABD；稀有气体；大量的白烟；4P+5O2−−−→

支持红磷持续燃烧；20.7%；加快铁生锈消耗氧气的速率

2. BCD；D；红磷不足、实验前没有夹弹簧夹；白磷着火点比红磷着火点低；装置内残留的氧气更少，实验结果更准确；20.2%；铁粉、碳粉、氯化钠和蒸馏水；2Cu+O2+H2O+CO2→Cu2(OH)2CO3；不能，因为空气中二氧化碳含量约只有0.03%，铜不能将装置中的氧气几乎耗尽

【近迁移】

1．下面几位同学是测量空气中氧气体积含量的几个实验，请你参与他们的实验探究：

[实验一]小强采用A图所示的装置进行实验：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，同时缓慢推拉两个注射器活塞，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变化（已知铜能与空气中的氧气反应）。

（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。