实验专题一空气中氧气含量的探究
1．(2021·聊城期中)如图是测定空气中氧气含量的实验。对该实验的认识正确的是(D)
A.该实验中的铜粉可以换成炭粉
B．停止加热后，趁装置未冷却马上读数
C．正确操作情况下，反应结束后，消耗的氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积的 eq \f(1,5)
D.实验结束后，硬质玻璃管内剩余的气体主要是氮气
解析:A、该实验中的铜粉不能换成炭粉，是因为碳燃烧生成二氧化碳，导致玻璃管中的气压无明显变化，不能测定氧气含量；B、停止加热后，应冷却至室温后再读数；C、正确操作情况下，反应结束后，消耗的氧气的总体积应该是反应前注射器和玻璃管内气体体积和的 eq \f(1,5) ；D、实验结束后，硬质玻璃管内剩余的气体主要是氮气。
2.如图所示装置可用于测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少量水，并做上记号，下列说法正确的是(B)
A．该实验中的红磷可改为铁丝
B．该实验也说明了N2不燃烧、不支持燃烧
C．该实验的目的是证明氧气约占空气质量的五分之一
D．燃烧匙中的红磷越多，最后进入集气瓶中的水就越多
解析:铁丝在空气中不能燃烧，因此不能用来测定氧气的含量，故A错误；氧气被消耗后，剩余的气体主要是氮气，可以说明氮气不燃烧、不支持燃烧也不溶于水的性质，故B正确；该实验证明空气中氧气约占空气体积的五分之一，而不是质量，故C错误；并不是燃烧匙中的红磷越多，最后进入集气瓶中的水就越多，加入过量红磷的目的是完全消耗装置中的氧气，故D错误。
3．某化学兴趣小组的同学在老师的指导下，正确完成如图所示的两个实验。已知所用实验装置气密性良好。
关于该实验，有如下说法：①红磷熄灭并冷却至室温后才能将导管插入盛水的烧杯中，打开止水夹；②点燃酒精灯加热铜丝，可观察到铜丝由红色变成黑色；③停止加热后即可读出注射器内气体的体积约为24 mL；④实验取用铜丝质量的多少不会影响实验结果；⑤两个实验均能证明空气是混合物；⑥两个实验均能证明空气中约含 eq \f(1,5) 体积的氧气。其中正确说法的个数有(C)
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
解析:红磷燃烧并冷却至室温后打开止水夹，避免了集气瓶内压强偏大进入的水偏少，能精确测定空气中氧气的含量，①正确；加热铜丝，铜与氧气反应生成氧化铜，所以铜丝由红色变成黑色，②正确；停止加热并冷却至室温时才能读数， ③错误；实验过程中为了使空气中的氧气充分反应，加入的铜丝必须是过量的，④错误；两个实验中气体都没有被完全耗尽，有大量气体剩余，剩余气体不燃烧也不支持燃烧，消耗的是氧气，剩余较多的气体则是其他气体，故两个实验均能证明空气是混合物，⑤正确；根据空气中氧气含量的测定原理可知，两个实验均能证明空气中约含 eq \f(1,5) 体积的氧气，⑥正确。
4．(2022·淮北质检)如图所示装置是测定教室内空气中氧气含量的装置，气密性良好。已知试管内容积是82 mL，注射器开始时活塞停留在注射器的18 mL刻度处。
(1)白磷燃烧的符号表达式：__P＋O2P2O5__。
(2)白磷燃烧，注射器的活塞__先向右移再向左移__(填活塞移动情况)，最终停留在10 mL刻度处，计算得到教室内空气中氧气含量为__8__%；你认为产生该实验结果的可能的原因：__白磷不足(合理即可)__(写一条即可)。
解析:(1)白磷燃烧的符号表达式：P＋O2 eq \(――→,\s\up7(点燃)) P2O5。(2)白磷燃烧，放出热量，气体膨胀，注射器的活塞先向右移再向左移(完全反应后温度降低，氧气消耗)，最终停留在10 mL刻度处，空气中氧气含量为 eq \f(18 mL－10 mL,82 mL＋18 mL) ×100%＝8%，产生该实验结果的可能的原因是装置漏气、白磷不足等。
5．(2022·武汉质检)实验是科学探究的重要方法，为测定空气里氧气的含量，甲、乙两位同学用如图1所示的装置分别进行了实验探究。
(1)甲同学：点燃红磷立即伸入瓶中并塞上瓶塞，待红磷燃烧停止并冷却后，打开止水夹，观察到集气瓶中吸入水的体积约占集气瓶容积的五分之一，红磷燃烧的现象是__产生白烟，放热__，写出该反应的文字表达式__磷＋氧气五氧化二磷__。
查阅资料得知：铜粉在加热条件下只与空气中的氧气发生反应，生成黑色的氧化铜固体。
乙同学又设计了如图2两种装置测定空气中氧气含量，请结合图示回答有关问题。
(2)装置一和装置二中气球的位置不同，乙同学认为装置二更合理，理由是__便于空气流动，能使氧气反应更彻底__。
(3)用合适的装置进行实验，并记录了如下实验数据：
根据实验数据测得空气中氧气的体积分数为__15.0%__(结果保留0.1%)。
(4)以下是乙同学对自己实验结果的分析，其中解释不合理的是__A__(填字母)。
A．可能是使用的铜粉过量
B．可能是没有反复推、拉注射器的活塞，装置内氧气没有充分反应
C．可能是没有冷却至室温就读数
D．可能是装置气密性不好，冷却时外界空气进入
解析:(1)红磷燃烧的现象是产生白烟，放热，该反应的文字表达式：磷＋氧气 eq \(――→,\s\up7(点燃)) 五氧化二磷。(2)装置二更合理，理由是便于空气流动，能使氧气反应更彻底。(3)根据实验数据测得空气中氧气的体积分数为 eq \f(15 mL－9 mL,25 mL＋15 mL) ×100%＝15.0%。(4)A.当使用的铜粉过量，氧气充分反应，结果应接近21%，该选项解释不合理；B.没有反复推、拉注射器的活塞，装置内氧气没有充分反应，会造成结果偏低，该选项解释合理；C.没有冷却至室温就读数，读数偏大，结果小于21%，该选项解释合理；D.装置气密性不好，冷却时外界空气进入，该选项解释合理。
6．(2022·鹤壁质检)某兴趣小组开展“测定密闭容器中某种气体的体积分数”的探究实验。
【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。
(1)实验1中，红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开K，水能倒吸入集气瓶的原因是__氧气消耗，导致瓶内气压减小__。
(2)实验1中的反应属于__化合__反应(填基本反应类型)。
(3)为提高实验的准确性，以上两个实验都需要注意的事项是__红磷和除氧剂要足量(或装置不漏气等)__(写一点)。
(4)实验过程中，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__(填“实验1”或“实验2”)的测定方法更准确，判断依据是__消耗氧气更彻底__。

(5)结合你的学习经验，若要寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物。用图1或图2装置测定空气中氧气的体积分数，该替代物应满足的条件是①_只能和氧气反应_、②__生成物是固体__。
解析:(1)红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开K，水能倒吸入集气瓶的原因是氧气消耗，导致瓶内气压减小。(2)红磷燃烧生成五氧化二磷，属于化合反应。(3)为提高实验的准确性，以上两个实验都需要注意的事项是红磷和除氧剂要足量，装置不漏气等。(4)实验2的测定方法更准确，判断依据是消耗氧气更彻底。(5)该替代物应满足的条件是①只能和氧气反应、②生成物是固体。
硬质玻璃管(或具支试管)中空气的体积
反应前注射器中空气体积
充分反应后注射器中气体体积
实验测得空气中氧气的体积分数
25 mL
15 mL
9 mL
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