2016.6空气中氧气含量的测定实验探究汇编

“空气中氧气含量的测定”实验探究

1．在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，甲生设计了如下实验方案： 在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰 熄灭，集气瓶冷却至室温，打开铁夹，水注入集气瓶。（实验装置如图1所示） 回答下列问题：

（1）实验过程中，观察到的主要现象是 ， 。

反应的化学方程式是 。

（2）乙生用上述实验装置测定的结果是：空气中氧气含量与正常值有较明显的偏差，其操作上的原因可能是（要求答出两种）： ， 。 （3）丙生也设计了一个实验方案，装置和操作同上，只不过用木炭代替了红磷。当木炭停止燃烧，集气瓶冷

却至室温，打开铁夹后，水能否进入集气瓶？为什么？

。

（4）若仍然用木炭代替红磷，丙生的实验方案应作何改进，才能保证实验成功？（只需答出实验方案中须改

进的地方） 。 2．某研究性学习小组设计了如图2所示的装置，探究空气中氧气的体积分数，其中A是底 面积为50 cm、高20cm的圆筒状玻璃容器(带密封盖)，上面标有以cm为单位的刻度。 B是带刻度的敞口玻璃管(其他辅助装置略)。他们的操作过程如下： a．检查装置的气密性；

b．加入水并调整B的高度．使A中的液面至刻度15 cm处； c．将过量的铜粉平铺在惰性电热板上。盖紧密封盖；

d．通电加热铜粉，待充分反应后．冷却到原来的状况，调整B的高度使容器A、B中的液面保持水平，记录液面刻度。(注：A容器内固态物质所占的体积忽略不计)

(1)在操作a中检查装置气密性的方法是_____________________________。 (2)在上述实验中，下列物质不能代替铜粉的是____________ (填字母)。 A．红磷 B．木炭 C．铁粉

(3)往操作d结束时，装置A 中液面的刻度约为___________cm(填整数)。如果在操作d结束时，装置A 中液面刻度在11cm处．则实验结果比理论值_________ (填“偏大”或“偏小”)。

(4)该小组中有同学提出，用木炭代替铜粉也能测定空气中氧气的体积分数．只要将水换成一种溶液，则该溶液是_____________ ，其原因是(用化学方程式表示) _____________________ _______ 。

3．小明和小芳在讨论“能否用蜡烛燃烧法来粗略测定空气中氧气的含量”这一问题时，小芳认为：通过右图3 装置，用蜡烛燃烧法测得空气中氧气的含量会_________(填“偏高”、 “偏低”或“不变”)。她根据蜡烛燃烧产物的特点阐述了自己的理由：____________________________________________________，并用图3装置进行实验，证实了自己的结论。(注：本题实验中装置的气密性良好，水槽中的液体是水)

小明认真分析了小芳的实验结果后，进行了如下探究：

3

[提出问题]导致小芳这一实验结果还有其它原因吗? [实验探究]小明设计了图4装置，进行以下操作：

(1)取黄豆粒大小的白磷，用滤纸吸去表面的水份，放入捆在电烙铁下面铁片的凹槽内； (2)将燃烧匙内的蜡烛点燃后迅速插入钟罩内，并立即塞紧橡皮塞；

(3)待蜡烛熄灭后(蜡烛有剩余)，接通电烙铁电源，发现白磷先熔成液体，接着燃烧产生大量白烟，说明通电前钟罩内含有_________，产生白烟的化学反应方程式是___ ___________________。 [得出结论]导致小芳这一实验结果的另一原因是____________________________________。 4．用来测定空气成分的方法很多，图5所示的是小明用红磷在空气中燃烧的测定方法。 实验过程：

第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。 第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。

第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的1/5。

请回答下列问题：

（1）上面的实验同时证明了氮气有

的化学性质。

（2）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5，你认为导致这一结 果的原因可能是 。

（3）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图6所示 ），你认为改进后的优点是：

。

5．某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究： [集体讨论]

（1）讨论后同学们认为，选择的药品既要能消耗氧气，又不会跟空气中的其它成分反应，而且生成物为固体。他们应该选择（填编号） ，

A．蜡烛 B．红磷 C．硫粉

为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证 。

（2）小组同学共同设计了如右图的两套装置，你认为合理的是（填编号） 。

为了确保实验的成功，在装药品之前应该 。 [分组实验] 在讨论的基础上，他们分组进行了实验。

[数据分析] 实验结束后，整理数据如下：（注：集气瓶容积为100mL）

（3）通过对实验结果的交流，大多数同学都验证出氧气约占空气体积的 。

通过实验还可以推断集气瓶中剩余气体的性质是 。 [实验拓展]

（4）小组的同学做完实验后又尝试用木炭重新做了以上实验，发现水几乎没有进入集气瓶。经讨论，同学们一致认为如果事先在集气瓶内注入少量 溶液来吸收 气体，实验也能取得较好的效果。

6．请按图8给出的条件进行实验，你能观察到什么现象，为什么？（提示：某些非金属氧化物能和水反应生成酸，如：CO2 + H2O = H2CO3）

。

7．图9是一个具有刻度和活塞可滑动的玻璃容器，其中有空气和足量的白磷，将它放在盛有沸水的烧杯上方，进行实验。请完成实验报告：

实验目的 实验现象 白磷着火燃烧，活塞先右移，后左移，最后停在刻度约为_______（填整数）的位置上。

8．某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（见图11）进行了大胆改进，设计图12）（选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果。请你对比分析下面图11、图12实验，回答下列有关问题：

（1）指出实验中A、B仪器的名称：A______________、B________________。

（2）图11实验中发生反应的化学方程式为__________________________________________________。 （3）图12实验的操作步骤如下： ①点燃酒精灯。

②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹。

③将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图12中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管。 ④读取注射器活塞的数据。

你认为正确的实验操作顺序是__________________________________________________（填序号）。

实验结论 测定空气中______的体积分数 空气的成分按体积计算，________约占21% （4）图12实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为__________________ mL刻度处才停止。 （5）对照图12实验，你认为图11实验有何不足之处？（回答一点即可）_____________________________ 。 9．某校研究性学习小组用图13装置进行镁条在空气中燃烧的实验，燃烧、冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的70％。

(1)右图中A仪器的名称是______，燃烧、冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶中 的原因是：______________ ___。

(2)如果镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积 的______％。现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70％，根据空气的组成可 推出减少的气体中有氮气。

【发现问题】氮气是怎么减少的呢? 【假设一】氮气与镁条反应而减少。

【假设二】___________________________________________________。

【查阅资料】镁条在氮气中能燃烧，产物为氮化镁(Mg3N2)固体。氮化镁中氮的化合价是_____。镁条还可

以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁，该反应的类型是___ ___。

(3)通过以上探究，你对燃烧的有关知识有了什么新的认识：(写出一点即可) ______________________________________________ 。

10．用图14所示装置测定空气中氧气的含量。

（1）实验时，取下橡胶塞，点燃红磷迅速伸入集气瓶中并塞紧橡胶塞，这时看到的现象是

_____________________________________。

（2）小倩设计了如下图15所示的改进装置，其优点是 （只写一点）。从理论上分析，玻璃管内液面最终将上升至__ _处（填1、2、3、4），但实验测结果液面往往偏低，其原因可能是______________________ _____。（只写一条）

11．根据空气的成分填空，小兰同学用图16装置进行实验，结果发现测得的氧气体积分数大于1／5，请你帮助她分析造成这种结果的可能原因是：___________________________。

12．某兴趣小组查阅资料得知镁可在氮气中燃烧生成Mg3N2，设计了如下方案进行验证。

步骤1：用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、橡皮塞等装配成如图所示的装置。另准备一只有一根铜丝穿过的橡皮塞，铜丝末端固定一根镁条。

步骤2：引燃燃烧匙中足量的红磷，塞好橡皮塞。待充分冷却，观察到广口瓶内水面上升的体积约占瓶内水面原上方空间的1／5左右。

步骤3：往水槽中加水使广口瓶内外水面相平。点燃镁条，更换橡皮塞，镁条在广口瓶内继续燃烧，发出红光，放出热量。待冷却后广口瓶内水位继续上升。

(1)步骤2的目的是 。

(2)在步骤3“待冷却后广口瓶内水位继续上升”是由于瓶内气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)外界气压。

(3)根据上述实验和你所学的知识，请写出镁在空气中燃烧时的化学方程式： 13.用如图所示装置来测定空气中氧气的含量，对该实验认识错误的是（ ）

A．铜粉用量的多少，不会影响实验结果 B．实验结束后冷却到室温才能读数 C．气球的作用是调节气压，使氧气完全反应

D．在正常操作情况下，反应结束后消耗氧气的总体积

大约是反应前硬质玻璃管内气体体积的1/5 14.空气中氧气含量测定的再认识。

【实验回顾】图9是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气

含量的装置。

(1) 写出红磷燃烧的化学方程式 。

(2) 实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内__________减小，烧杯中水倒吸到集气瓶。若装置的气密性良好，操作规范，用量筒测量进入瓶中水的体积，能粗略测得空气中氧气的含量。

【问题提出】有实验资料表明：燃烧过程中当氧气体积分数低于7% 时，红磷就无法继续燃烧，因此通过上述实验，测置结果与理论值误差较大。 【实验改进】

Ⅰ．铁生锈原理：铁与氧气、水作用生成铁锈。根据铁在空气 中生锈的原理设计图10实验装置，再次测定空气中氧气含 量。装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈。 Ⅱ．测得实验数据如表4

【交流表达】

(1) 铁生锈过程发生复杂的化学反应，首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁

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