2022年中考化学专题复习热点题型解读：空气中氧气含量测定

这是一份2022年中考化学专题复习热点题型解读：空气中氧气含量测定，共5页。试卷主要包含了实验设计是化学实验的重要环节等内容，欢迎下载使用。
例1 根据测定空气里氧气含量的实验回答：
(1)由该实验可得出的结论是_______。
(2)若实验所用红磷量不足，会使测量结果_______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)实验中不能用铁丝代替红磷来测定空气里氧气的含量，原因是_______。
解析 (1)实验结论后，打开弹簧夹，发现烧杯中的水进入集气瓶，进入的水的体积约占集气瓶内原水面以上部分的五分之一，进入的水的体积即为消耗的氧气的体积，由此可知，氧气约占空气体积的1/5。(2)若实验中所用红磷不足就不能将集气瓶内的氧气完全耗尽，就会使测定的结果偏小。(3)铁丝在空气中不能燃烧，所以不能用铁丝代替红磷来测定空气中氧气的含量。
答案 (1)氧气约占空气体积的1/5 (2)偏小 (3)铁丝在空气中不能燃烧
例2 如图所示是测定空气里氧气含量的装置、气密性良好，在集气瓶内加入少量水，将水面上方空间分为5等份。用弹簧夹夹紧橡皮管、点燃红磷后，迅速伸入集气瓶中并塞紧塞子；待燃烧停止并冷却至室温后，打开弹簧夹。
(1)红磷燃绕的化学方程式为__________________。
(2)打开弹簧夹后，烧杯中的水能够进入到集气瓶中的原因是_______________。
(3)实验结束，进入集气瓶中水的体积小于瓶内空间的五分之一，可能的一种原因是_________________。
解析 (1) 红磷燃烧产生大量白烟，并放出热量，其反应化学方程式：4P+5O2EQ \* jc0 \* hps16 \(\s\up 6(点燃),===)2P2O5。(2)红磷燃烧耗尽集气瓶内氧气，使瓶内气压减小，导致瓶内压强小于外界大气压，水就会进入集气瓶内。(3)可能的原因有很多，如红磷量不足、装置未冷却就打开弹簧夹等。
答案 (1) 4P+5O2EQ \* jc0 \* hps16 \(\s\up 6(点燃),===)2P2O5 (2)红磷燃烧将集气瓶内氧气消耗掉，使瓶内压强减小，在大气压作用下，将水压入集气瓶 (3)红磷量不足(其他合理答案均可)
例3 化学革命是发生在十八世纪末英国和法国的一场深刻的化学学科的变革。英国物理学家、化学家波义耳和法国化学家拉瓦锡曾做过貌似相同的两个实验(见下图)。
关于这两个实验的说法正确的是( )
A.两个实验都可用于测定空气中氧气的含量
B.两个实验中，曲颈甑内汞的表面都变为黑色
C.波义耳的实验中，金属加热后质量增加，该现象不能用质量守恒定律解释
D.拉瓦锡的实验中，玻璃钟罩内液面逐渐上升，达到一定高度后不再变化
解析 波义耳的实验中装置不是密封的，无法测定空气中氧气的含量，A错误；在加热的条件下，汞与空气中的氧气反应生成红色氧化汞粉末，B错误；波义耳的实验中，金属汞加热后生成氧化汞，质量增加，生成了新物质，发生的属于化学变化，所有的化学变化都遵循质量守恒定律，C错误；在加热的过程中，金属汞与装置内的氧气反应生成氧化汞固体，随着氧气的消耗，玻璃钟罩内液面逐渐上升，当氧气被完全消耗后，液面不再上升，D正确。
答案 D
例4 某科学兴趣小组对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进：将数显设备、气体压强传感器和空气中氧气含量测量装置按下图连接。装置气密性良好，调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平，此时集气瓶内气体的体积为V1。关闭活塞，点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，待火焰熄灭后，过一段时间打开活塞，观察到集气瓶中的水位上升。待集气瓶内的水面不再上升时，集气瓶内的气体体积为V2。 然后向右边容器内加入一定量的水至两边水面再次相平，此时集气瓶内的气体体积为V3。在点燃红磷至打开活塞这一过程中，观察到数显设备显示集气瓶内的气体压强先上升后下降，再趋于稳定。
请回答：
(1)数显设备显示，开始一段时间集气瓶内气体压强上升，这是因为温度升高导致的气压变化量________(选填“大于”、“ 等于”或“小于”)氧气量减少导致的气压变化量。
(2)基于数显设备显示的气压变化，“过一段时间打开活塞”中的“一段时间”指的是火焰熄灭后到________所经历的时间。
(3)在整个实验过程中，集气瓶中减少的氧气体积为________(选填“V1－V2”、“ V1－V3” 或“V2－V3”)。
解析 (1)实验开始时，红磷燃烧放热，由于温度升高导致的气压变化量大于氧气量减少导致的气压变化量，所以开始一段时间集气瓶内气体压强上升。(2)在实验结束后，必须等到装置冷却至室温后才能打开活塞。(3)参加反应的氧气即为集气瓶内减少的氧气，其体积为V1－V3。
答案 (1)大于 (2)集气瓶内的温度恢复到室温(或数显设备的示数已不变、集气瓶内的气压保持稳定) (3)V1－V3
例5 某兴趣小组计划对空气成分进行探究，以下是他们的实验设计方案：
(1)除去二氧化碳和水蒸气：图1中装置B的作用是___________________，装置A、B顺序能否颠倒_________(填“能”或“否”)。
(2)除去氧气：该小组根据教材中拉瓦锡研究空气成分的实验原理，除去了(1)中得到的气体中的氧气。在拉瓦锡的经典实验中(装置如图2)，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.无法观察装置中气体体积的变化
D.得到的氧化汞粉末加热生成的气体体积+剩余气体体积=原空气体积
(3)分析误差：该小组按设计方案得到的氮气密度(假设要除去的气体均已除净)与氮气的实际密度有误差，产生误差的原因是___________________。
(4)拓展与延伸：实验室如何制取氮气呢？
请阅读资料并回答下列问题：
资料：
1.重铬酸铵为桔黄色粉末，加热至180℃时可分解得到氮气；
2.氮气的化学性质不活泼，常温下很难跟其他物质发生反应。但在高温或点燃条件下可与某些物质反应，如：镁能够在氮气中燃烧。
①仪器B的名称是 ______。
②利用上述仪器和重铬酸铵在实验室制取少量氮气，其发生装置应选择的仪器有_____(填序号)，还必须补充的一种仪器是_______________。若用上述装置制氧气，反应的化学方程式为________________________。
③根据已有知识，收集氮气只能用________法，理由是______________________。该小组欲进行镁在氮气中的燃烧实验，现收集一瓶含水约1/5体积的氮气，该如何操作________。
解析 (1)浓硫酸具有吸水性，图1中装置B的作用是除去水蒸气；气体从溶液通过会带出部分水蒸气，因此装置A、B顺序不能颠倒。(2)汞为液态，在加热的条件下只与氧气反应且生成物为固体，A正确；汞与氧气在加热时反应生成氧化汞，时间足够长，能将密闭装置中的氧气几乎耗尽，B正确；汞是液体，当容器内压强改变时，液面的位置发生改变，能观察装置中气体体积的变化，C错误；汞与氧气在加热时反应生成氧化汞，氧化汞受热分解生成汞和氧气，得到的氧化汞粉末加热生成的气体体积+剩余气体体积=原空气体积，D正确。(3)该小组按设计方案得到的氮气密度（假设要除去的气体均已除净）与氮气的实际密度有误差，产生误差的原因是得到的气体中还含有稀有气体。(4)①仪器B的名称是锥形瓶；②利用上述仪器和重铬酸铵，在实验室中制取少量氮气，重铬酸铵加热至180℃时，可分解生成氮气，其发生装置应选择的仪器有CDF，还必须补充的一种仪器是酒精灯；若用上述装置制氧气，可用高锰酸钾或氯酸钾制氧气，高锰酸钾分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氯酸钾和二氧化锰混合加热时，生成氯化钾和氧气；③氮气的密度比空气略小，难溶于水，因此只能用排水法收集；该小组欲进行镁在氮气中的燃烧实验，现收集一瓶含水约1/5 体积的氮气，操作方法是向集气瓶中装满水，倒扣入水槽中，当收集到约剩余1/5体积水时，停止收集，移出集气瓶，放在实验台上。
答案 (1)除去水蒸气(或除水) 否 (2)ABD (3)得到的气体中还含有稀有气体 (4) ①锥形瓶 ②CDF 酒精灯 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑(或2KClO32KCl+ 3O2↑) ③排水 氮气密度接近空气且难溶于水 向集气瓶中装满水，倒扣入水槽中，当收集到约剩余1/5体积水时，停止收集，移出集气瓶，放在实验台上
跟踪练习
1.如图是用红磷燃烧法测定空气里氧气含量的装置图，有关此实验的结论与分析错误的是( )
A.此实验证明，氧气约占空气体积的
B.此实验证明，反应后组气瓶内剩余的气体，既不易溶于水，也不支持燃烧
C.该实验中的红磷还可以用硫来代替
D..若该实验没有达到预期目的，可能的原因之一是装置气密性不好造成的
2.空气中氧气含量的测定如图所示：
(l)燃烧匙内盛放的药品是________。
(2)集气瓶内水面上升不到的原因可能是________(答一条即可)。
3.某化学实验小组用两种方法验证空气中的氧气含量。
方法一：如图A所示进行。
(1)写出图A中二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的化学方程式________________。
(2)小星同学对该实验提出质疑：木炭在燃烧过程中，氧气浓度降低，参加反应的木炭与氧气的质量之比在________________范围内，生成的CO对实验结果会产生误差。
方法二：如图B所示进行。
(1)写出图B中红磷燃烧的化学方程式________________。
(2)实验测定数据如表：(集气瓶的容积为100mL)。
分析实验数据，第2，3，4，6组验证出氧气约占空气体积的________，第5组出现较大偏差的原因可能是________________。
4.实验设计是化学实验的重要环节。下图是定量测定空气中氧气含量的实验装置，请根据实验要求回答相关问题：

(1)实验中的反应原理为______________；装置一比装置二更合理，理由是_______；
(2)根据下表提供的实验数据，完成下表：
(3)定量实验操作中易产生误差，如果反应前气球中存在气体(其量小于注射器内的空气)，而实验后冷却至室温，将气球内的气体全部挤出读数，导致实验测得结果_______(填“偏小”、“偏大”或“无影响”)。
5.甲图所示为测定空气中氧气含量的装置及药品。
(1)为获得较为准确的实验数据，下列做法不正确的是( )
A.检查装置的气密性
B.燃烧匙中的红磷足量
C.点燃红磷后缓慢将燃烧匙插入瓶中，塞紧瓶塞
D.红磷熄灭，广口瓶冷却后打开弹簧夹
(2)小明同学用足量的木炭代替红磷，氢氧化钠溶液代替水来做此实验。小明操作正确，但是测得的数据小于用红磷测得的数据，其原因是木炭燃烧除生成二氧化碳外还可能生成___________。
(3)市售“暖宝宝”中发热剂的主要成分是：铁粉、炭粉、水和食盐等，反应原理可以简化为铁生锈。小明用配制的发热剂按图乙装置实验，他不是将足量的发热剂堆在瓶底，而是将其涂抹在广口瓶内壁的四周，这样做的目的是______________________。
(4)在上述三个实验操作都正确的情况下，与另外两个实验的测量结果相比，第三个实验的测量结果与空气中氧气的含量更接近，推测其主要原因，最合理的是___________。
答案 1.C 2.(1)红磷 (2)红磷不足(或装置漏气或没冷却到室温就打开止水夹等)
3.方法一：(1)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O (2)大于3﹕8而小于或等于3﹕4 方法一：(1)4P+5O2EQ \* jc0 \* hps16 \(\s\up 9(点燃),===)2P2O5 (2)1/5 没有冷却到室温读数等(合理即可)
4.(1)2Cu+O22CuO 装置一中氧气反应的更充分 (2)16% (3)偏小
5.(1)C (2)一氧化碳 (3)增大铁粉与氧气的接触面积，加快反应 (4)第三个实验中广口瓶内氧气消耗的更充分
组别
1
2
3
4
5
6
进入集气瓶中水的体积/mL
30
21
19
22
15
20
硬质玻璃管中空气的体积
反应前注射器中空气体积
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
30mL
20mL
12mL
_______