空氣中氧氣含量的測定實驗探究專項訓(xùn)練

1、空氣中氧氣含量的測定實驗專題復(fù)習(xí)知識梳理空氣中氧氣含量的測定如右圖所示。1、可觀察到的現(xiàn)象是 磷燃燒有大量白煙生成，打開止水夾后水進(jìn)入集氣瓶內(nèi)大約1/5體積處 。點燃2、該實驗設(shè)計的原理是利用 紅磷燃燒耗盡密閉容器中1/5體積的氧氣，使容器內(nèi)壓強減小，導(dǎo)致水被吸入集氣瓶內(nèi)大約1/5體積。反應(yīng)方程式為：4P + 5O2 = 2P2O5 。3【實驗步驟】1）在集氣瓶內(nèi)加入少量水（用于溶解生成的五氧化二磷，同時吸收燃燒產(chǎn)生的熱，有利于瓶內(nèi)降溫），把集氣瓶剩余容積劃分為5等分，并做上記號。2用止水夾夾緊乳膠管。把燃燒匙內(nèi)的紅磷放在酒精燈火焰上點燃，立即伸入瓶中并把塞子塞緊。觀察紅磷燃燒時的現(xiàn)象。3待紅

2、磷熄滅并冷卻后，打開止水夾，觀察實驗現(xiàn)象及水面的變化情況。4【實驗現(xiàn)象】紅磷燃燒時發(fā)出黃白色火焰，同時放出熱量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，瓶內(nèi)充滿白煙。待集氣瓶冷卻到室溫時，打開止水夾，燒杯中的水被吸進(jìn)集氣瓶中，進(jìn)水的體積恰好近似于集氣瓶中原空氣體積的1/5。5【注意事項】1裝置不能漏氣。2紅磷要過量，以保證瓶內(nèi)的氧氣耗完。 3點燃紅磷后要立即伸入集氣瓶中，并塞緊塞子，不能使外界空氣進(jìn)入瓶內(nèi)。4止水夾要夾緊，防止紅磷燃燒時氣體膨脹使瓶中氣體從導(dǎo)管逸出。5等到集氣瓶冷卻到室溫時再打開止水夾，防止瓶內(nèi)氣溫高于外界氣溫，使進(jìn)入瓶內(nèi)的水減少6【實驗分析】實驗后若結(jié)果偏小，可能的原因有紅磷量過少 、裝置氣密性不好

3、 、沒有冷卻到室溫就打開止水夾 。實驗后若結(jié)果偏大，可能的原因有止水夾沒有夾緊 、燃燒匙伸入集氣瓶過慢 。7、實驗時選擇的可燃物需具備以下條件：（1）能在空氣中燃燒 （如鐵絲不行）；（2）燃燒時只消耗氧氣 （如鎂帶不行）；（3）生成物不能為氣體 （如硫粉、木炭等不行）。8、該實驗還可推出，瓶內(nèi)剩余4/5體積的氣體是氮氣 ，其物理性質(zhì)有無色無味、難溶于水 ；化學(xué)性質(zhì)有不燃燒也不支持燃燒 。9其他常見變形裝置如下圖： 裝置形式雖然不同，但原理都是相同的，即用燃燒法測定空氣中氧氣的含量。（注意：該實驗應(yīng)從1、實驗現(xiàn)象的描述；2、實驗原理；3、實驗的改進(jìn)；4、藥品的選擇；5、實驗推斷的性質(zhì)等五個方面去

4、掌握）典例解析圖1例1（2012荔灣區(qū)）右圖1所示裝置可用于測定空氣中氧氣的含量，實驗前在集氣瓶內(nèi)加入少量水，并做上記號。下列說法中不正確的是 （ ）A該實驗證明空氣中氧氣的含量約占1/5B實驗時紅磷一定要過量C實驗前一定要檢驗裝置的氣密性D紅磷燃燒產(chǎn)生大量的白霧，火焰熄滅后立刻打開彈簧夾圖2解析：D中紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙。保證實驗成功的關(guān)鍵是：裝置不漏氣，只有裝置氣密性良好才能使得反應(yīng)后裝置內(nèi)的壓強顯著減小，水才能進(jìn)入到瓶子中。紅磷足量才能將氧氣消耗完畢，測量結(jié)果才準(zhǔn)確?；鹧嫦绾蟠b置冷卻后再打開止水夾，否則由于熱脹冷縮緣故會使測量結(jié)果不準(zhǔn)確。紅磷不能使用硫磺、木炭來代替，因為硫磺、木炭燃

5、燒后生成的二氧化硫、二氧化碳為氣體，不能使裝置內(nèi)氣體壓強顯著減小，如使用硫磺或木炭則必須在水中加入氫氧化鈉。 答案：D例2（2011天河區(qū)）右圖2是一個具有刻度和活塞可滑動的玻璃容器，其中有空氣和足量的白磷，將它放在盛有沸水的燒杯上方，進(jìn)行實驗。請完成實驗報告：（1）實驗?zāi)康模簻y定空氣中 的體積分?jǐn)?shù)。（2）實驗現(xiàn)象：白磷著火燃燒，活塞先右移，后左移，最后停在刻度約為 （填整數(shù)）的位置上。（3）實驗結(jié)論：空氣的成分按體積計算， 約占1/5。解析：（1）氧氣（2）8（3）氧氣提示：白磷燃燒 放熱氣體體積膨脹故活塞先向右移動，當(dāng)溫度降下后氣體體積縮小活塞左移。例3（2011廣州卷）.某班同學(xué)用右圖裝

6、置測定空氣里氧氣的含量。先用彈簧夾夾住乳膠管。點燃紅磷伸入瓶中并塞上瓶塞。待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察 廣口瓶內(nèi)水面變化情況。實驗完畢甲同學(xué)的廣口瓶內(nèi)水面上升明顯小于瓶內(nèi)空氣體積的1/5,乙同學(xué)的廣口瓶內(nèi)水面上升顯大于瓶內(nèi)空氣體積的1/5。下列對這兩種現(xiàn)象解釋合理的是（ ）甲同學(xué)可能使用的紅磷量不足，瓶內(nèi)氧氣沒有消耗完；甲同學(xué)可能未塞緊瓶塞，紅磷熄滅冷卻時外界空氣進(jìn)入瓶內(nèi)；乙同學(xué)可能沒夾緊彈簧夾，紅磷燃燒時瓶內(nèi)空氣受熱從導(dǎo)管逸出；乙同學(xué)可能插入燃燒匙太慢，塞緊瓶塞之前，瓶內(nèi)空氣受熱逸出A.只有B.只有C.只有 D.解析：D例4、（2010花都區(qū)）為測定空氣中氧氣的含量，小華同學(xué)打算設(shè)計

7、如下方案：選用實際容積為40 mL的試管作反應(yīng)容器，將過量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管口，通過導(dǎo)管與實際容積為60 mL且潤滑性很好的針筒注射器組成如右圖的實驗裝置。假設(shè)此實驗?zāi)馨凑招∪A的設(shè)想正常進(jìn)行，且白磷所占體積與導(dǎo)管內(nèi)的氣體體積忽略不計，請回答下列問題：（1)實驗前，打開彈簧夾，將注射器的活塞前沿從20 mL刻度處推至15mL刻度處，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明_。（2）若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾?？捎^察到的現(xiàn)象為_。（3）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應(yīng)直至燃燒結(jié)束，試管冷卻。可觀察到的現(xiàn)象為_。（4）若按小

8、華的設(shè)想進(jìn)行實驗，實際可能遇到諸多問題而發(fā)生危險，造成實驗失敗。例如_ _。解析：（1）裝置的氣密性好（2）白磷燃燒，產(chǎn)生白煙，活塞前沿在約12 mL的刻度線上 （3）白磷燃燒，產(chǎn)生白煙，活塞先向右移動，最終穩(wěn)定在約8 mL的刻度線上（4）橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等 例5（2012廣州）某化學(xué)興趣小組的同學(xué)按照課本上的實驗裝置做“測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)”實驗(如圖8所示)，但測出的氧氣的體積分?jǐn)?shù)明顯小于1/5。請你參與探究：【提出問題】造成誤差的原因是什么？如何改進(jìn)課本上的實驗裝置？【查閱資料】紅磷、白磷的一些性質(zhì)如下表：顏色、狀態(tài)熔點/著火點/密度/(g/cm3)紅磷暗紅色固體

9、5902402.34白磷白色或黃色固體44.1401.82【猜想與假設(shè)】圖9甲同學(xué)：可能是導(dǎo)管內(nèi)原含有空氣，后來留有吸入的水，影響實驗的準(zhǔn)確性。乙同學(xué)：可能是瓶內(nèi)殘留氣體中還有氧氣。你還能作出的猜想是 ?！窘涣髋c討論】（1）丙同學(xué)認(rèn)為用木炭代替紅磷，就可以消除誤差，大家認(rèn)為他的猜想不合理，理由是 。 （2）他們對課本上的實驗裝置進(jìn)行了圖9所示的改進(jìn)(其他儀器忽略)。 甲同學(xué)提出應(yīng)把紅磷換為白磷，理由是 。 通過粗銅絲來點燃玻璃管內(nèi)的白磷，這利用了金屬銅的 性。 與課本上的實驗裝置相比較，該裝置的一個優(yōu)點是 。解析：【猜想與假設(shè)】裝置氣密性不好（或紅磷用量不足；或沒有冷卻到室溫就打開止水夾等）【

10、交流與討論】（1）木炭在空氣中燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，使反應(yīng)前后氣體體積變化不明顯 （2） 白磷的著火點低，容易用銅絲點燃（或紅磷著火點高，不易被銅絲點燃等） 導(dǎo)熱性 可以保證反應(yīng)過程中裝置不漏氣（或可以保證在相同的壓強下測定反應(yīng)前后氣體的體積，不會污染空氣等）例6（2011天津市）空氣、水是人類賴以生存的自然資源。（1）測定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的實驗裝置如下圖所示。在集氣瓶內(nèi)加入少量的水，并五等分水面以上的容積，做上記號。用彈簧夾夾緊乳膠管。點燃燃燒匙內(nèi)足量的紅磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞緊。寫出紅磷在空氣中燃燒的化學(xué)式：。待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察到燒杯中的水進(jìn)入集氣瓶，瓶內(nèi)水面最終上升約至1刻度處。由此可知氧氣約占空氣總體積的 。紅磷熄滅后，集氣瓶內(nèi)剩下的氣體主要是 ，該氣體（填“支持”或“不支持”）燃燒。解析： 4P+5O22P2O5 氮氣 不支持例7（2011廣州市）按右