2022年中考化学实验探究-测定空气里氧气含量-有答案

2022年中考化学实验探究《测定空气里氧气含量的探究》

1、某化学兴趣小组开展“空气中氧气含量的测定”实验活动。
（1）仪器a的名称是             。
（2）实验1是拉瓦锡测定空气中氧气含量实验，选择汞作反应物的原因            。
（3）实验2中，红磷燃烧的现象是                 。红磷熄灭后，冷却至室温，打开K，水能倒吸入集气瓶的原因是           。
（4）兴趣小组查阅资料，改进实验方案，进行实验3的探究：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。用数字传感器测实验2、实验3中氧气的体积分数随时间变化的关系如图所示。

①依据图示信息，实验        的测定方法更准确，判断依据是               。
②根据实验结果总结出氧化反应的相关规律                 。

2、某化学兴趣小组对课本实验“测定空气中氧气的含量”，实验完毕后集气瓶中是否还含有氧气产生质疑，于是同学们设计了如图1装置来探究磷在空气中燃烧后氧气浓度的变化情况。

【提出问题】足量红磷在密闭的四颈平底瓶内燃烧熄灭后，容器中是否有氧气剩余？
【作出猜想】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）红磷燃烧产物与瓶底的热水发生化合反应生成磷酸（H3PO4），其反应的化学方程式为           。
【实验结论】（3）根据上述实验现象，得出的结论是：猜想          正确。
（4）课本上用红磷燃烧的方法                 （填“能”或“不能”）精确地测定空气中氧气的含量，理由是            。
【拓展延伸】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，用传感器测量容器内氧气浓度变化的曲线图。
（5）在图2中                （填“A、B、C、D、E”）点时红磷燃烧熄灭；白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为            段（用图2中字母表示）。
【反思与评价】（6）兴趣小组分析对比曲线BC段和DE段，得出了“不同物质燃烧，需要的氧气浓度不一样”的结论。同学们由此联想到课本上的一个实验：               （填物质名称）在空气中不能点燃，但在氧气中能点燃并剧烈燃烧。

3、某兴趣小组开展“测定密闭容器中氧气的体积分数”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】（1）实验1中，红磷燃烧的主要现象是              ，该反应的化学方程式为         ；红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开K，水能倒吸入集气瓶中，若发现进入装置中的水少于五分之一，可能的两条原因是            、           。
【分析实验】（2）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，实验2的测定方法更准确，判断依据是             。

【拓展延伸1】实验小组同学将足量白磷放在集气瓶中，白磷能发生缓慢氧化从而消耗氧气，并用压强传感器测定瓶中压强的变化，根据压强的变化来计算空气中氧气的含量，实验装置及数据采集如图5。（相同条件下，气体的压强与气体所占的体积成正比。）

（3）在开始200s内压强增大，增大的原因是          。
（4）用如图所示数据计算，用这种方法测得的空气中氧气的体积分数是        %（结果精确到0.1%）。反应结束，瓶内剩余的主要气体的具有的化学性质是         。
【拓展延伸2】“温控保鲜”和“气调保鲜”是两类食品保鲜技术。它们通过降低温度和改变气体成分，达到抑制储藏物细胞呼吸的目的。如图6所示是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。

（5）冰箱中常用的是“气调保鲜”，在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是          （填“富氧空气”或“富氮空气”）。
（6）富氧空气中氧气和其他气体的体积比可能是           （填字母）。
A.1：3
B.1：4
C.1：5
D.1：6

4、已知红磷的着火点是260℃，白磷的着火点是40℃，请参与下列实验探究：
【实验探究】

（1）实验A是在操作无误、装置不漏气中的测定结果，红磷、白磷耗氧差异较大的主要原因是       。
（2）实验B中，下列属于为加快实验进程而采取的措施是         （填序号）。
①在集气瓶中进行
②塞紧瓶塞不漏气
③使用铁粉而不使用铁丝
④加少量食盐
（3）铁生锈的实质是铁与           （写化学式）发生了化学反应。根据表中记录数据，可计算出空气中氧气的体积分数为         。
【反思与拓展】
（4）同学探究能否用木炭测定空气中氧气的含量。探究装置（左）和探究结果（如图所示（注：木炭足量）。回答下列问题：

①装置中石灰水的作用是            （用化学方程式表示）。
②通过该探究得出的结论是             ，依据是                    。

5、冬冬兴趣班小组“测定空气中氧气体积分数”实验探究方案如图所示。

【实验一】图1是教材中“测定空气中氧气体积分数”实验装置。
（1）当集气瓶冷却至室温时，打开止水夹，可观察到的现象是                   。
（2）实验也证明氮气的化学性质是                  。
【实验二】图2是用奶烛来代替红磷进行测定氧气体积分数实验。
（1）蜡烛燃烧文字表达式为                 。
（2）实验          （填“可”或“否”）得出接近事实的结论，理由是           。
【实验三】“测定空气中氧气体积分数”成功的关键在于装置的密闭性和药品的合理选择。图3所示为兴趣小组同学对用“暖贴”实验可行性的探究方案。将装有过量铁粉的暖贴吊在集气瓶中，在装置的上方连接了氧气传感器，电脑实时读数，同时绘制出浓度变化曲线。
（1）选择使用铁粉实验的理由是           。
（2）用食盐水浸滤纸包的目的是          。
（3）在实验过程中，氧气浓度变化的趋势为             ；反应前装置内氧气浓度为21.1%，35min时氧气浓度读数约为             。通过观察发现：若用铁粉实验时间会稍长，但消耗氧气更彻底，所得数据会更接近于事实。
【拓展思维】综上研究。请你另谈一点对教材上“空气中氧气含量测定”实验的具体改进意见是             。

6、空气中氧气含量测定的再认识。

【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法来测定空气中氧气的含量（装置如图1）。在实验中，用酒精灯点燃燃烧匙内的红磷后，应立即伸入瓶中并把塞子塞紧，否则会使结果          （填“偏大”或“偏小”）。
【实验改进】某化学兴趣小组对该实验进行了简单改进，装置如图2所示。用改进的装置进行实验，除了可以避免产生【实验回顾】中所说的误差外，你认为还具有的优点有          （填一点即可）。经实验，同学们发现用该方法测出的氧气含量常常远低于21%。
【提出问题】为什么用红磷燃烧的方法测出的氧气含量常常远低于21%？
【进行猜想】（1）装置漏气；（2）红磷的量不足，装置内氧气未消耗完；……
【实验与结论】在老师的指导下，小明用过量的红磷进行该实验，用测氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气浓度为8.85%。
由此可知，你认为用红磷燃烧的方法测出的氧气含量常常远低于21%的原因是               。
【拓展探究1】小明根据铁生锈的原理（铁与水和氧气共同作用，发生缓慢氧化），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】从实验结果来分析，与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定空气中氧气含量的主要优点是             。
【拓展探究2】小明通过查阅资料，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：

根据实验中8分钟就可以得出的数据分析推测，炭粉、氯化钠等物质在本实验中的作用是            。
请根据实验数据计算出空气中氧气含量           。（计算结果保留一位小数）。
【实验结论】通过上述实验探究，选择铁粉、炭粉、氯化钠和蒸馏水进行实验，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、二氧化碳共同反应而锈蚀，生成铜绿。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。            。（提示：铜锈蚀时，当反应的二氧化碳和氧气体积相等时，反应才能恰好完成）。

7、某化学兴趣小组对“空气中氧气含量的测定”展开探究。
【提出问题】用红磷和白磷测定空气中氧气的含量结果是否相同？
【实验操作记录、分析】

（1）如图1所示，连接好实验装置后，接下来的操作是            。在集气瓶内加入 50.0 mL水，导管内注满水后夹紧胶皮管。
（2）打开并调试好传感器和数显设备，点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。观察到的主要实验现象是                。
（3）各传感器测得的数据如图2所示，横坐标为时间，纵坐标表示该段时间内气体压强、温度、氧气浓度对应的变化情况。bc段压强升高的原因是                                ，cd段气压变化的原因是                   。
（4）图2中X曲线表示的是          （填“温度”或“氧气浓度”）变化情况。
【数据处理】
（5）冷却到室温后，打开弹簧夹。集气瓶中液面不再变化时，测得实验数据如下。

根据实验数据计算，空气中氧气的体积分数是         （保留小数点后两位）。
（6）用白磷进行相同的实验，测得装置内的压强随时间变化的数据如图3所示。已知在温度一定的情况下，氧气的体积分数等于氧气的压强分数。计算氧气的体积分数为          （保留小数点后两位）。
【评价与反思】
（7）写出白磷燃烧的化学方程式               。
（8）采用教材装置测定空气中氧气含量时改用白磷能使测定结果较准确的原因是             。

8、某化学兴趣小组的同学设计了如图装置开展测定空气里氧气含量的实验。
 

【进行实验】（1）检查该装置的气密性的方法是               。
（2）按如图所示放入药品盒（药品盒中装有0.5g铁粉、0.1g碳和少量NaCl，连同湿巾片所占总体积约为4cm3）。将注射器的活塞调到49mL刻度处，夹紧弹簧夹。一天后观察到药品盒中的药品变红色，红色药品的主要成分是                 （填化学式）；注射器的活塞静止在40.2mL刻度处，此实验测得空气里氧气的含量约为        （结果精确到0.1%）。
【反思与评价】（3）造成测定结果偏小的原因可能是          （填一种即可）。
（4）若要探究NaCl对实验速率的影响，在保证其他条件不变的情况下，药品应调整为         。
（5）铜能与空气中的氧气、水和二氧化碳反应生成铜绿，化学方程式为2Cu+O2+CO2+H2O═Cu2（OH）2CO3。若将药品盒中的铁粉换成铜粉，是否可用来测定空气里氧气的含量？判断并说明其理由：          。
（6）同学们展开讨论：利用课本上的装置，可否用镁粉代替红磷测定空气里氧气的含量？
【查阅资料】镁是一种化学性质活泼的金属，能在空气中燃烧，燃烧时消耗空气中的氧气、氮气等。
①镁也能在氮气中燃烧，你对燃烧的新认识是               。
②若镁与氮气化合生成的是氮化镁（Mg3N2），2.4g镁在空气中完全燃烧生成固体的质量为ag，则a的取值范围是               （不考虑镁与二氧化碳反应）。
同学们一致认为不能用镁粉代替红磷测定空气里氧气的含量。

9、实验探究是培养化学素养的重要途径。某兴趣小组开展“测定密闭容器中氧气的体积分数”的探究实验。

【实验一】：按图1所示装置，用铜粉加热的方法测定空气中氧气的体积分数。
（1）在实验过程中，不断推拉注射器的目的是            。
（2）硬质玻璃管内的现象为            ，写出该反应化学方程式               。
（3）实验数据：

由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数          21%（填“＞”、“＜”或“=”）。
【实验二】：按图2所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。
（4）红磷燃烧的主要现象是           ；红磷熄灭后，集气瓶冷却至        ，打开K1，观察到进入装置中的水约占瓶内容积的。
【反思评价】红磷还有剩余，进入装置中的水只约占1/6，明显少于1/5。
【拓展延伸】利用图甲所示装置测定空气中氧气的含量，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，瓶内气压用气体压强传感器测定，其变化如图乙所示：

（5）t1时刻后的一段时间内瓶内气压显著增加，其原因              。t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是               。
（6）通过t2时刻瓶内的气压值，可以计算得出氧气约占空气体积的             。
【实验结论】用图甲中的白磷燃烧法测定空气中氧气体积分数更准确。

10、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

【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）实验过程中气球的变化是：           所以说气球的作用是         。
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。

（5）通过对比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               、               。

11、【提出问题】空气中氧气的含量是多少？
【实验与结论】
实验一，按图1所示装置，燃烧过量红磷的方法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         ，反应的化学方程式是              。
（2）红磷熄灭后，冷却至室温，打开K，水能倒吸入集气瓶的原因是          。
（3）该实验还证明氮气具有的性质是          、           。
（4）图2是拉瓦锡测定氧气含量实验，选择汞的原因          。
实验二：为了让实验过程中氧气含量变化可视，设计了图3所示实验，检测到的数据如图4。

（5）集气瓶中红磷熄灭的原因            。
（6）进入集气瓶中的水        （填“＞”或“=”或“＜”）原集气瓶中气体体积的五分之一。
实验三：把图3中的传感器换成压强传感器，再次实验，测得数据如图5。

（7）图5中BC段气压变化的原因是              ，导致DF段气压增大的原因是       。
（8）分析CD变化，用数据说明导致实验失败的具体原因               （写一条）。
【反思与评价】
（9）用红磷完成该实验时，同学们发现进入集气瓶中的水很难达到原气体体积的五分之一，通过上面实验探究，得出其根本原因是         。

参考答案

1、（1）烧杯。
（2）生成物是固体，且汞只和空气中的氧气反应。
（3）红磷燃烧，产生大量白烟，放热；红磷燃烧消耗氧气，瓶内压强小于大气压，导致烧杯内的水被压入集气瓶。
（4）①3；实验2消耗O2剩余8.6%，实验3消耗O2剩余0.49%，实验3氧气消耗更彻底。
②在密闭容器中，缓慢氧化比燃烧消耗氧气更彻底。

2、（1）点燃白磷或红磷。
（2）P2O5+3H2O=2H3PO4；
（3）①；
（4）不能；因为当氧气浓度小到一定程度时，就不能支持燃烧，即红磷不能把装置中的氧气耗尽；
（5）C；DE；
（6）铁。

3、（1）产生白烟，放热；4P+5O22P2O5；装置漏气；红磷量不足等（合理即可）；
（2）铁锈蚀消耗氧气更彻底；
（3）反应放热，气体膨胀，压强增大；
（4）19.7%；不能燃烧，不支持燃烧；
（5）富氮空气；
（6）A。

4、（1）白磷的着火点比红磷低。
（2）③④。
（3）O2、H2O；20%。
（4）①Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。
5、【实验一】（1）烧杯中的水倒流回集气瓶，约占集气瓶体积的五分之一；
（2）不燃烧也不支持燃烧；
【实验二】（1）石蜡+氧气二氧化碳+水；
（2）否；蜡烛燃烧产生新的气体导致集气瓶内压强变化不明显；
【实验三】（1）可以更彻底的消耗氧气；
（2）加快铁的锈蚀；
（3）先减小后保持不变；1.0%；
【拓展思维】使用放大镜聚集太阳光引燃红磷。

6、【实验回顾】偏大；
【实验改进】不污染空气；
【实验与结论】燃烧一定程度时，瓶内氧气含量小，红磷不能继续燃烧；
【交流与反思】装置内残留的氧气更少，实验结果更准确；
【拓展探究2】加快铁生锈消耗氧气的速率；20.2%；
【拓展延伸】不能，因为空气中二氧化碳的含量只有0.03%，铜不能将装置中的氧气全部耗尽

7、（1）检查装置气密性。
（2）红磷燃烧，产生大量白烟。
（3）红磷燃烧放热，导致瓶内温度升高，气压增大；红磷燃烧消耗瓶内氧气，且温度逐渐降至室温。
（4）温度。
（5）13.97%。
（6）19.66%。
（7）4P+5O22P2O5。
（8）足量白磷燃烧消耗的氧气更多。

8、（1）关闭止水夹，往外拉动活塞，松手后活塞恢复至原来位置，说明装置气密性良好。
（2）10.7%。
（3）铁粉量不足（答案合理即可）。
（4）0.5g铁粉与0.1g碳。
（5）不能，铜粉还会消耗二氧化碳和水，导致测量结果偏大。
（6）①可燃物不一定与氧气接触，也可以燃烧。
②3.3＜a＜4。

9、（1）使空气充分流动，氧气消耗更充分。
（2）固体由红色变黑色；2Cu+O22CuO。
（3）＜。
（4）产生白烟，放热；室温。
（5）白磷燃烧放热，气体膨胀，气压增大；打开止水夹，水流入左瓶中。
（6）20%。

10、（1）4P+5O22P2O5；
（2）不能与氧气接触；
（3）白磷燃烧，产生大量白烟，气球膨胀；
（4）先膨胀后变瘪；缓冲气压、防止五氧化二磷进入空气中，污染环境；
（5）着火点；
（6）木炭燃烧不能充分消耗氧气；燃烧产生二氧化碳使装置内压强变化不明显。

11、（1）红磷燃烧，产生大量白烟，放热；4P+5O22P2O5；
（2）红磷燃烧消耗氧气，瓶内压强小于大气压，导致烧杯内的水被压入集气瓶；
（3）不溶于水；不能燃烧、不支持燃烧；
（4）生成物是固体，且汞只和空气中的氧气反应；
（5）随着红磷的燃烧，集气瓶内氧气含量降低，导致氧化反应放热较少，当温度降低到红磷着火点以下时，红磷熄灭；
（6）＜；
（7）红磷燃烧放热导致集气瓶内压强增大，红磷燃烧消耗氧气导致瓶内压强减小，前者对于压强的影响大于后者，导致BC段压强整体呈上升趋势；水进入集气瓶；
（8）燃烧红磷让装置内氧气体积分数减小了约12%，而瓶内压强减小约20%，故弹簧夹未夹紧；