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初中化学课本重点实验深度剖析及考点精练专题01 空气中氧气含量的测定（深度剖析+考点精练）
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这是一份初中化学课本重点实验深度剖析及考点精练专题01 空气中氧气含量的测定（深度剖析+考点精练），共31页。试卷主要包含了单选题，实验探究题等内容，欢迎下载使用。
空气中氧气含量的测定深度剖析
实验名称
空气中氧气含量的测定
实验原理
利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。
实验装置
①仪器：集气瓶、燃烧匙、玻璃导管、烧杯、弹簧夹、橡胶管
②药品：红磷、水
③实验装置如图所示
实验步骤
①连接装置；
②检查装置的气密性；
③在集气瓶内加入少量水后，把集气瓶剩余容积五等分；
④用弹簧夹夹紧胶皮管；
⑤点燃红磷后，立即伸入集气瓶内并把塞子塞紧；
⑥燃烧结束装置冷却到室温后，打开弹簧夹。
实验现象
（1） 红磷在集气瓶内燃烧并放热，生成大量白烟。
（2）冷却到室温并打开弹簧夹后，水经导管进入集气瓶，集气瓶中的水面上升，约占瓶内原有空气总体积的五分之一。
分析与结论
红磷燃烧生成的五氧化二磷为固体，极易溶于水且几乎不占有体积，燃烧消耗了集气瓶内的氧气，使瓶内气体减少，压强减小。冷却后，大气压把烧瓶内的水压进集气瓶，压入的水的体积约等于集气瓶内消耗的氧气的体积。由此证明氧气约占空气总体积的1/5。反应的文字表达式：红磷+氧气点燃五氧化二磷。
实验成功的关键及注意事项
（1）装置的气密性要良好
避免瓶外空气进入集气瓶内，导致进入水的体积减少，使得测得的氧气的体积分数偏小。（若漏气，空气将在集气瓶冷却过程中进入）
（2）红磷要过量
如果红磷的量不足，则不能将集气瓶内空气中的氧气完全反应掉，导致测得的空气中氧气的体积分数偏小。
（3）必须冷却至室温后再打开弹簧夹
由于气体体积随温度升高而增大，若不冷却到室温就打开弹簧夹，会使进入水的体积偏小，导致测得的氧气体积分数偏小。
（4）集气瓶内加少量的水
一是帮助集气瓶降温；二是为了吸收红磷燃烧后生成的白色固体——五氧化二磷。
（5）导管内事先应注满水
否则燃烧冷却后，进入的水有一部分存在于导管中，使进入集气瓶内水的体积减少，导致测得的氧气体积分数偏小。
（6）烧杯内的水要足量
否则进入集气瓶内的水量不足，造成结果偏低。（即为“空吸”）
（7）弹簧夹要夹紧
防止红磷燃烧时使装置内气体受热膨胀沿导管逸出，导致进水量增多。
（8）将点燃的红磷放入集气瓶要迅速
防止装置内气体受热膨胀从瓶口逸出而使进水量增多。（受热逸出）
药品选择
①选择的药品在空气中能燃烧且只与氧气反应；该药品燃烧后的生成物为固态或液态，所占的体积忽略不计。
②不能用木炭、硫、铁丝、镁等代替红磷。木炭、硫燃烧后的生成物分别是二氧化碳、二氧化硫气体，会弥补所消耗氧气，使集气瓶内压强变化不明显，而铁丝在空气中不燃烧，镁不仅可以在空气中的氧气反应，也能与空气中的氮气、二氧化碳反应生成固态物质。
实验拓展
实验结束后，集气瓶内剩余气体的主要成分为氮气，根据实验现象分析，该气体
具有的物理性质是难溶于水，化学性质是不燃烧也不支持燃烧。
实验评价
我们都知道，反应物浓度越小，反应的速率越慢。当燃烧持续进行时，氧气的浓度越来越小，氧化的速率也越来越小。一旦燃烧放出的热量不足以维持可燃物在着火点以上温度时，燃烧便停止了。这也是有些物质不能在空气中燃烧，但能在氧气中燃烧的原因。因此，从这个意义上说，利用燃烧试图除尽空气中的氧气，是很难达到目的的。维持红磷燃烧需要的氧气浓度相对较高，因此就更无法除尽氧气了。
测定空气中氧气含量的其他方法
方法
实验装置
现象分析
测进入容器内水的体积或容器内水的体积的变化
钟罩内水面上升，上升的水的体积约占其内空气总体积的1/5
红磷燃烧，冷却到室温后，打开止水夹，水倒吸进入集气瓶，约占集气瓶内空气体积的1/5
通电后，白磷燃烧，一段时间后左侧水面上升至约刻度1处
测密闭容器内气体体积的减少量
白磷燃烧，活塞先向右侧移动（燃烧放热，气体膨胀，推动活塞先向右侧移动），冷却后，活塞向左侧移至大约刻度4处
实验室应交替推动注射器活塞，使氧气与细铜丝充分反应。停止加热，冷至室温，读出残留的注射器里气体的体积数。减少的体积即为空气中所含氧气的体积。由此可以推算出空气中氧气的体积分数。
铜粉变黑，注射器活塞向前移动，注射器内减少的气体体积约为气体总体积的1/5。铜+氧气加热氧化铜
空气中氧气含量的测定（一）考点精练
一、单选题
1．下列实验装置中不能用来测定空气中氧气含量的是（ ）
A．B．C． D．
2．下图所示装置可用于测定空气中氧气含量。下列说法不正确的是（ ）
A．红磷燃烧一停止立即打开弹簧夹
B．实验前一定要检查装置的气密性
C．该实验可证明氧气约占空气总体积的1/5
D．将红磷换成硫粉，瓶中的水换成浓氢氧化钠溶液进行实验，也能得出相同结论
3．某同学利用如图装置成功测定了空气中氧气的含量，下列叙述正确的是（ ）
A．该实验不需检验装置的气密性
B．若白磷不足会导致实验结果偏大
C．白磷的作用是消耗试管中的氮气
D．U型管左侧液面约上升到刻度1处
4．为了测定空气中氧气的含量，某同学设计了如图所示的实验，燃烧匙内装有红磷，若测定结果比实际空气中氧气的含量偏低，下列原因分析不可能的是 （ ）
A．装置气密性不好
B．红磷太多
C．红磷太少
D．实验后集气瓶内温度没有冷却到室温
5．利用如图装置验证了空气中氧气的含量。下列叙述错误的是（ ）
A．实验前需检查装置气密性
B．白磷的作用是消耗试管中的氧气
C．白磷熄火、试管冷却后再打开止水夹
D．最终量筒中液面约降至40mL刻度线处
6．暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来源于铁粉的氧化。甲同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图1所示，实验后测得集气瓶（容积为250mL）中水的体积为65mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）。乙同学利用传感器实时测定该装置集气瓶中的压强、温度和氧气浓度变化，绘制成如图2所示的曲线变化趋势图。下列说法错误的是（ ）
A．X曲线表示的是温度变化
B．实验结束后进行误差分析，可能是实验前弹簧夹未加紧
C．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为19.6%
D．图2中DE段对应的变化进程是水倒吸进集气瓶
7．某同学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。则下列分析合理的是（ ）
A．t1时刻后的一段时间能观察到白磷燃烧产生大量白色烟雾
B．从瓶内气压达到最高点直至t2时刻，瓶内温度始终保持不变
C．根据t2时刻瓶内的气压值，可以计算出氧气占空气体积的百分比
D．t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是温度又升高了
8．已知在空气中，温度超过40℃，白磷就可以自燃，即和氧气反应生成五氧化二磷。用下图装置测定空气中氧气的体积分数。实验步骤为：集气瓶里先装a体积的水，在酒精灯灯焰上把玻璃棒下端加热，装置如图密封。用力把玻璃棒按下与白磷接触，白磷燃烧。燃烧停止后，稍振荡，完全冷却后，量出集气瓶中水的体积(b)和整个集气瓶体积(c)。下列说法错误的是（ ）
A．反应过程中集气瓶内液面的变化是先下降后上升
B．该实验测得氧气与空气的体积比为(b-a)：(c-a)
C．燃烧匙中的白磷不可以换成细铁丝或木炭粉
D．集气瓶中预先放的a体积水仅有液封导管，防止气体受热膨胀逸出的作用
9．下图是测定空气组成实验的新设计，测定操作过程为：往有机玻璃管右侧装入足量的食品脱氧剂（主要成分为活性铁粉），并迅速向管的左侧注入一滴水，测出 AO 的长度为L1（图 1）。然后轻轻抖动玻璃管，使脱氧剂粉末平铺在玻璃管右侧，待水滴停止移动后，测得 AB 的长度为L2（图 2）。
以下说法错误的是（ ）
A．该实验是利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数
B．将脱氧剂粉末平铺在有机玻璃管中的目的是加快反应速率
C．用该方法测得的空气中氧气的体积分数为（L1- L2）/L1×100％
D．用该方法测得的实验结果的精度与有机玻璃管的粗细有关
10．暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来源于铁粉的氧化。有同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图所示，实验后从量筒中流入玻璃瓶（容积为250mL）中的水的体积为45mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）。下列说法错误的是（ ）
A．实验前必须检査装置的气密性
B．若实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足
C．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为19.6%
D．不用等温度计读数恢复至实验前的温度就可以记录量筒内剩余水的体积
二、实验探究题
11．在测定空气中氧气含量的实验中，小茗同学采用了如图所示装置：在由两个注射器组成的密闭系统中留有25mL空气，给装有细铜丝的玻璃管加热，同时交替缓慢推动两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化时停止加热，待冷却至室温，将气体全部推至一个注射器内，观察密闭系统内空气体积变化。
（1）在实验加热过程中交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是 。
（2）写出该实验中反应的文字表达式 。
（3）小茗同学测得结果如下表所示：
反应前注射器气体总体积
反应后注射器内气体总体积
25mL
22mL
由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数 （填“>"、“=”或“<”）21%。造成该实验出现误差的原因可能是 （填序号）。
①没有交替缓慢推动两个注射器活塞
②读数时没有冷却至室温
③加入铜丝量太少
④加入铜丝量太多
（4）通过上面的实验你学到的测量混合物中某成分含量的方法是 。
（5）实验中的一些原因或者装置本身可能导致实验失败，请列举一条： 。
12．如图是测定空气中氧气含量实验的两套装置，请结合图示回答相关问题：（提示：铜粉在加热条件下会与氧气反应生成黑色固体氧化铜。）
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
25mL
15mL
7mL
（1）装置一和装置二中气球的位置不同， （选填“装置一”或“装置二”）更合理，你认为设计测定空气中氧气体积含量的实验，要确保实验成功的关键是 。
（2）实验过程中，注射器应如何操作？ 。
（3） 计算实验测得空气中氧气的体积分数（写出计算过程）。
13．测定空气中氧气的含量是法国科学家拉瓦锡进行的著名实验，请回答下列问题：
（1）某同学利用课本实验测定空气里氧气的含量，得到氧气的含量小于1/5，可能的原因是 。(写一种即可)
为提高测定空气中氧气含量实验的精确度，化学兴趣小组的同学利用传感器技术实时测定实验装置内的氧气浓度。图1是实验装置，图2是氧气浓度随时间变化的趋势。
（2）点燃红磷伸入集气瓶中，观察到的现象为 。红磷熄灭，冷却至室温，打开弹簧夹，观察到的现象是 。
（3）从a点到b点，曲线下降的原因是 。
（4）当实验结束后，集气瓶中的氧气 (填“有”或“没有”)。耗尽，此时发现红磷有剩余，你认为红磷不再继续燃烧的原因是 。
（5）与传统实验相比，你认为此实验的优点是 。
14．某化学兴趣小组对“空气中氧气含量的测定”展开学习
（1）（经典回顾）二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图1)
该实验中选择使用汞的优点有_______(填字母)。
A．汞俗称水银，常温下呈液态，安全无毒
B．几乎能将密闭装置内空气中的氧气耗尽
C．反应生成的氧化汞是固态，不影响压强
D．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
（2）（实验回顾）实验室常用图2所示的方法测定空气中氧气的含量。
红磷燃烧的化学方程式为 。
（3）利用此装置进行实验时，在集气瓶外点燃红磷，一方面会造成空气污染，另一方面伸进集气瓶速度慢了会使实验测定结果 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
（4）集气瓶中的水的作用：①加速冷却；② 。
（5）（实验改进）利用如图3所示的改进装置进行探究。
先在容积为200.0mL的集气瓶里装进50.0mL的水，再在量筒内装入100.0mL的水，然后按图连好仪器，接通电热棒，红磷立即被点燃。
①实验结束时量筒内剩余水的体积是73.0mL，通过以上数据测得空气中氧气含量为 %。
②用图3装置进行探究，与图2装置比较，优点是 。
15．用下图装置(夹持装置已略去)测定空气中氧气的含量。已知：①白磷的燃烧最低温度为40℃；②带刻度玻璃管读数从上往下增大。
（1）I.实验步骤
检查图1装置的气密性：往管B中加适量水，塞紧管A上端的橡胶塞，调整管B的高度，使管B内液面高于另一侧液面，过一段时间，当观察到现象： ，说明装置气密性良好。
（2）如图2所示，将稍过量的白磷放入燃烧匙，塞紧橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V0。
用激光笔点燃白磷，可观察到管A内现象： ，若白磷燃烧的产物与红磷相同，则白磷燃烧的文字表达式为： 。待冷却至室温，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V1(如图3所示)。
如图4所示，打开管A上端橡胶塞，将管A位置下移，管B上移，至管A中充满水，立即再塞紧上端橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V2。
（3）Ⅱ.实验评价
与教材实验(装置如右图所示)比较，本实验的优点是 。(写一条)。
（4）若测定氧气的含量小于理论值，则可能的原因是 。
（5）Ⅲ.数据记录与处理
某次实验记录数据如下表，请根据数据计算并填写表中空格。
V0/mL
V1/mL
V2/mL
管A中氧气所占的体积(mL)
管A中空气的体积(mL)
空气中氧气含量(用数值列式即可)
1.87
8.02
31.60
①
②
③
重复3次实验，计算出空气中氧气含量的平均值。
空气中氧气含量的测定（一）考点精练解析
一、单选题
1．下列实验装置中不能用来测定空气中氧气含量的是（ ）
A．B．C． D．
【答案】C
【解析】A、图中所示装置，红磷燃烧消耗氧气使装置内气体体积减少，压强减小，能用于测定空气中氧气含量，不符合题意。
B、图中所示装置，用凸透镜引燃红磷，红磷燃烧消耗氧气使装置内气体体积减少，压强减小，能用于测定空气中氧气含量，不符合题意。
C、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体或者一氧化碳气体甚至是两者的混合气体，虽消耗了氧气，而增加了新的气体，不能用来测定空气中氧气含量，符合题意。
D、热水提供的热量引燃白磷，白磷燃烧消耗氧气使装置内气体体积减少，压强减小，使活塞左移，能用于测定空气中氧气含量，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据测定空气中氧气体积分数的原理分析，测定氧气体积分数时选择能与空气中氧气反应的物质，且生成物为固体，使得装置内因氧气反应消耗压强变小，再根据倒吸的水或活塞移动的体积确定氧气的体积。
2．下图所示装置可用于测定空气中氧气含量。下列说法不正确的是（ ）
A．红磷燃烧一停止立即打开弹簧夹
B．实验前一定要检查装置的气密性
C．该实验可证明氧气约占空气总体积的1/5
D．将红磷换成硫粉，瓶中的水换成浓氢氧化钠溶液进行实验，也能得出相同结论
【答案】A
【解析】A、没有却至室温再读数，会造成读数不正确，因此A是错误的，符合题意，故选项正确；
B、装置气密性好，正确不符合题意，故选项错误；
C、能证明氧气约占空气体积的五分之一，正确不符合题意，故选项错误；
D、二氧化硫能被氢氧化钠溶液吸收，正确不符合题意，故选项错误；
故选A．
【分析】本 题是测定空气中氧气的含量，我们常用燃烧红磷或白磷的方法，因为磷燃烧生成白色固体五氧化二磷，几乎不占空间，使得内外产生气压差，从而得到正确的结论． 因此在选择可燃物时，必须考虑到：燃烧的条件；生成物的状态；不与空气中其他物质发生反应．保证本实验成功的关键是：①装置气密性好；②红磷要足量；③要 冷却至室温再读数．本考点考查了空气中氧气的含量的探究，并且注重了实验方案的评价，对实验方案进行评价是近几年中考的一个重点．评价包括对实验方案的评价、实验过程的评价、实验结论的评价等，要认真把握．
3．某同学利用如图装置成功测定了空气中氧气的含量，下列叙述正确的是（ ）
A．该实验不需检验装置的气密性
B．若白磷不足会导致实验结果偏大
C．白磷的作用是消耗试管中的氮气
D．U型管左侧液面约上升到刻度1处
【答案】D
【解析】A、该实验需检验装置的气密性，否则装置漏气，会导致实验结果偏小，不符合题意；B、若白磷不足，不能将装置内氧气耗尽，会导致实验结果偏小，不符合题意；
C、白磷的作用是将装置内氧气耗尽，导致装置内压强减小，通过水的体积变化得出空气中氧气的体积，不符合题意；
D、白磷燃烧消耗了氧气，待完全反应，冷却至室温后，由于消耗了氧气，装置内压强减小，左侧液面上升，由于氧气约占空气体积的1/5，故U型管左侧液面约上升到刻度1处，符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据测定氧气体积含量的实验需装置密闭、磷不足会导致结果偏小、磷燃烧消耗空气中氧气及氧气约占空气体积的五分之一分析。
4．为了测定空气中氧气的含量，某同学设计了如图所示的实验，燃烧匙内装有红磷，若测定结果比实际空气中氧气的含量偏低，下列原因分析不可能的是（ ）
A．装置气密性不好
B．红磷太多
C．红磷太少
D．实验后集气瓶内温度没有冷却到室温
【答案】 B
【解析】【分析】测定空气中氧气的含量实验中注意问题较多，包括：红磷要足量、气密性要良好、反应要充分、冷却至室温再打开止水夹．
A、装置气密性不好，会造成氧气含量测定结果偏低；
B、红磷足量，能够消耗完氧气，不会造成氧气含量测定结果偏低；
C、红磷太少，不能消耗完氧气，会造成氧气含量测定结果偏低；
D、温度没有冷却到室温，集气瓶内气体膨胀，会造成氧气含量测定结果偏低．
故选B．
5．利用如图装置验证了空气中氧气的含量。下列叙述错误的是（ ）
A．实验前需检查装置气密性
B．白磷的作用是消耗试管中的氧气
C．白磷熄火、试管冷却后再打开止水夹
D．最终量筒中液面约降至40mL刻度线处
【答案】D
【解析】A、该装置是利用白磷燃烧消耗氧气，反应后，装置内压强减小，在压强差的作用下，量筒中的水进入试管，进入水的体积就是空气中氧气的体积，故实验前需检查装置的气密性，否则，装置漏气，外界空气进入，会使实验结果偏小，不符合题意；
B、白磷的作用是将试管内的氧气耗尽，使装置内压强减小，在压强差的作用下，量筒中的水进入试管，进入水的体积就是空气中氧气的体积，不符合题意；
C、白磷熄灭，试管冷却后，再打开止水夹，否则，试管内的气体受热膨胀，占据了一定的空间，会使进入水的体积偏小，从而使实验结果偏小，不符合题意；
D、空气中氧气的体积约占空气体积的 15 ，故进入水的体积大约是：130mL× 15 =26mL，故最终量筒中液面约降至50mL-26mL=24mL刻度线处，符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据测定空气中氧气体积含量的操作步骤及原理分析，利用物质燃烧消耗氧气，使装置内压强减小，水补充减少体积从而测得氧气体积。
6．暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来源于铁粉的氧化。甲同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图1所示，实验后测得集气瓶（容积为250mL）中水的体积为65mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）。乙同学利用传感器实时测定该装置集气瓶中的压强、温度和氧气浓度变化，绘制成如图2所示的曲线变化趋势图。下列说法错误的是（ ）
A．X曲线表示的是温度变化
B．实验结束后进行误差分析，可能是实验前弹簧夹未加紧
C．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为19.6%
D．图2中DE段对应的变化进程是水倒吸进集气瓶
【答案】B
【解析】A、暖宝宝铁和氧气反应放热，开始温度升高，反应结束后温度恢复到室温，X曲线表示的是温度变化，A不符合题意。
B、氧气体积分数， 65ml-20ml250ml-20ml×100%≈19.6% ，结果偏小，实验前弹簧夹未加紧，会造成结果偏大，B符合题意。
C、通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数 65ml-20ml250ml-20ml×100%≈19.6% ，约为19.6%，C不符合题意。
D、打开瓶塞，水被吸入集气瓶，压强增大，故图2中DE段对应的变化进程是水倒吸进集气瓶，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据测定空气中氧气含量的原理及注意事项分析
7．某同学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。则下列分析合理的是（ ）
A．t1时刻后的一段时间能观察到白磷燃烧产生大量白色烟雾
B．从瓶内气压达到最高点直至t2时刻，瓶内温度始终保持不变
C．根据t2时刻瓶内的气压值，可以计算出氧气占空气体积的百分比
D．t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是温度又升高了
【答案】C
【解析】A、白磷燃烧生成五氧化二磷固体小颗粒，产生大量的白烟，A不符合题意；
B、从瓶内气压达到最高点直至t2时刻，瓶内温度由低到高，然后慢慢降低至室温，B不符合题意；
C、通过t2时刻瓶内的气压值，计算得出氧气约占空气体积的 100-80100 ×100%＝20%，C符合题意；
D、t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是液体进入瓶内后，瓶内气体体积减小，导致气压显著增大，而不是由温度升高造成的，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】A、根据白磷燃烧生成的是白烟分析
B、根据燃烧放热然后冷却分析
Ｃ、根据压强的变化量和氧气的体积分数是相等的分析
Ｄ、根据气体体积变小压强增大分析
8．已知在空气中，温度超过40℃，白磷就可以自燃，即和氧气反应生成五氧化二磷。用下图装置测定空气中氧气的体积分数。实验步骤为：集气瓶里先装a体积的水，在酒精灯灯焰上把玻璃棒下端加热，装置如图密封。用力把玻璃棒按下与白磷接触，白磷燃烧。燃烧停止后，稍振荡，完全冷却后，量出集气瓶中水的体积(b)和整个集气瓶体积(c)。下列说法错误的是（ ）
A．反应过程中集气瓶内液面的变化是先下降后上升
B．该实验测得氧气与空气的体积比为(b-a)：(c-a)
C．燃烧匙中的白磷不可以换成细铁丝或木炭粉
D．集气瓶中预先放的a体积水仅有液封导管，防止气体受热膨胀逸出的作用
【答案】D
【解析】A、在白磷开始燃烧时，反应放出大量的热，集气瓶中的空气膨胀，压强增大，集气瓶中的水一部分被排出，液面下降；最后熄灭冷却至室温时，集气瓶中的压强减小，在外界大气压的作用下，水进入集气瓶，液面上升，因此集气瓶内水面的变化情况是先下降，后上升，不符合题意；B、据图示可知：氧气的体积是上升的水的体积，是b-a，空气的体积是：c-a，所以氧气与空气的体积比是：（b-a）：（c-a），不符合题意；
C、铁丝在空气中不能燃烧，氧气的浓度不够，无法测定氧气体积，木炭粉燃烧会产生二氧化碳，会导致测定的氧气的体积偏小，不符合题意；
D、“a体积水”的作用是：在实验过程中能够加快集气瓶冷却，能够液封导气管左端以防气体逸出，能够缓冲集气瓶内气压的骤然升高，能够吸收白烟，符合题意。
故答案为：D。
【分析】A、根据磷燃烧放热且消耗氧气使装置内压强先增加再减小分析；
B、根据进入水的体积即为氧气体积分析；
C、根据铁丝在空气中不燃烧，木炭燃烧生成二氧化碳气体分析；
D、根据该实验要保证装置密闭分析。
9．下图是测定空气组成实验的新设计，测定操作过程为：往有机玻璃管右侧装入足量的食品脱氧剂（主要成分为活性铁粉），并迅速向管的左侧注入一滴水，测出 AO 的长度为L1（图 1）。然后轻轻抖动玻璃管，使脱氧剂粉末平铺在玻璃管右侧，待水滴停止移动后，测得 AB 的长度为L2（图 2）。
以下说法错误的是（ ）
A．该实验是利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数
B．将脱氧剂粉末平铺在有机玻璃管中的目的是加快反应速率
C．用该方法测得的空气中氧气的体积分数为（L1- L2）/L1×100％
D．用该方法测得的实验结果的精度与有机玻璃管的粗细有关
【答案】C
【解析】A、食品脱氧剂（主要成分为活性铁粉），铁生锈是铁和氧气和水共同作用的结果，铁锈蚀消耗氧气，反应结束后，玻璃管中减少的气体体积等于消耗氧气的体积，据此得出空气中氧气的体积分数，则该实验是利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数，故A不符合题意；
B、将脱氧剂粉末平铺在有机玻璃管中的目的是增大脱氧剂与氧气的接触面积，使反应更快更充分，则将脱氧剂粉末平铺在有机玻璃管中的目的是加快反应速率，故B不符合题意；
C、根据题意，反应结束后，玻璃管中减少的氧气体积是图2中AB段，测得 AB 的长度为 L2，则该方法测得空气中氧气的体积分数为 L2L1×100% ，故C符合题意；
D、玻璃管粗一点，脱氧剂与氧气的接触面更大，玻璃管中的氧气消耗越完全，测定结果越准确，因此用该方法测得的实验结果的精度与有机玻璃管的粗细有关，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】A、根据铁与空气中的氧气和水接触生锈分析
B、根据促进反应的因素分析
C、根据氧气体积分数的计算方法分析
D、根据玻璃管粗对反应的影响分析
10．暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来源于铁粉的氧化。有同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图所示，实验后从量筒中流入玻璃瓶（容积为250mL）中的水的体积为45mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）。下列说法错误的是（ ）
A．实验前必须检査装置的气密性
B．若实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足
C．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为19.6%
D．不用等温度计读数恢复至实验前的温度就可以记录量筒内剩余水的体积
【答案】D
【解析】A.测定氧气体积分数的实验中装置密闭不漏气是成功的前提，所以实验前必须要检查装置气密性，不符合题意；
B. 暖宝宝贴的使用数量不足，则不能将装置内氧气全部消耗，会使得测得氧气体积分数偏低，不符合题意；
C. 通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为19.6%
D.该实验后从量筒中流入玻璃瓶（容积为250mL）中的水的体积为45mL ，说明消耗掉了45毫升氧气，原装置内空气体积为250－20＝230毫升，所以氧气体积分数为45ml230ml×100%=19.6%，不符合题意；
D、 不等温度计读数恢复至实验前的温度就记录量筒内剩余水的体积，会使得结果偏小，符合题意；
故答案为：D
【分析】根据测定空气中氧气体积分数的原理分析，测定空气中氧气含量的原理是，利用物质与空气中的氧气反应，又不生成气体，使瓶内气体减少，压强变小，水倒流入集气瓶内，倒流的水的体积就等于瓶内氧气的体积，实验时要保证装置密闭、药品充足。
二、实验探究题
11．在测定空气中氧气含量的实验中，小茗同学采用了如图所示装置：在由两个注射器组成的密闭系统中留有25mL空气，给装有细铜丝的玻璃管加热，同时交替缓慢推动两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化时停止加热，待冷却至室温，将气体全部推至一个注射器内，观察密闭系统内空气体积变化。
（1）在实验加热过程中交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是 。
（2）写出该实验中反应的文字表达式 。
（3）小茗同学测得结果如下表所示：
反应前注射器气体总体积
反应后注射器内气体总体积
25mL
22mL
由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数 （填“>"、“=”或“<”）21%。造成该实验出现误差的原因可能是 （填序号）。
①没有交替缓慢推动两个注射器活塞
②读数时没有冷却至室温
③加入铜丝量太少
④加入铜丝量太多
（4）通过上面的实验你学到的测量混合物中某成分含量的方法是 。
（5）实验中的一些原因或者装置本身可能导致实验失败，请列举一条： 。
【答案】（1）使细铜丝和氧气充分接触，充分消耗氧气
（2）铜+氧气 加热→ 氧化铜
（3）＜；③
（4）先测出混合物的总量，通过化学反应消耗其中的一种成分，然后计算出该成分的含量
（5）玻璃管炸裂(或注射器的活塞被弹出等合理答案)
【解析】（1）在实验加热过程中交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是使细铜丝和氧气充分接触，充分消耗氧气,使测定结果更准确；（2）该实验中反应是铜和氧气在加热条件下生产氧化铜，文字表达式：铜+氧气 加热→ 氧化铜；（3）反应前注射器气体总体积25mL，反应后注射器内气体总体积22mL，所以氧气的体积为3mL，由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数为： 3mL25mL×100% =12% <21%。造成该实验出现误差的原因可能是：①没有交替缓慢推动两个注射器活塞，可能会导致氧气不能充分消耗，使测定结果偏小，但题目中“同时交替缓慢推动两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化时停止加热”，故错误；②读数时没有冷却至室温，剩余气体膨胀，使减少的气体体积偏少，使测定结果偏小，但题目中“待冷却至室温”， 故错误；③加入铜丝量太少，导致氧气没有完全反应掉，使测定结果偏小，故正确；④加入铜丝量太多，能使氧气充分反应，使测定结果更准确，故错误；
故答案为：③；（4）通过上面的实验你学到的测量混合物中某成分含量的方法是先测出混合物的总量，通过化学反应消耗其中的一种成分，然后计算出该成分的含量；（5）实验中可能导致实验失败的可能原因：装置的气密性不好、玻璃管炸裂(或注射器的活塞被弹出等合理答案)。
【分析】测定空气中氧气含量的原理是利用物质与空气中的氧气反应，又不生成气体，使容器内气体减少，减少的气体的体积就等于容器内氧气的体积。
12．如图是测定空气中氧气含量实验的两套装置，请结合图示回答相关问题：（提示：铜粉在加热条件下会与氧气反应生成黑色固体氧化铜。）
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
25mL
15mL
7mL
（1）装置一和装置二中气球的位置不同， （选填“装置一”或“装置二”）更合理，你认为设计测定空气中氧气体积含量的实验，要确保实验成功的关键是 。
（2）实验过程中，注射器应如何操作？ 。
（3） 计算实验测得空气中氧气的体积分数（写出计算过程）。
【答案】（1）装置二；装置气密性要好、药品要足量、要冷却到室温进行读数
（2）缓慢来回推动注射器
（3）实验测得空气中氧气的体积分数为20%。
【解析】（1）装置一和装置二中气球的位置不同，装置二更合理，因为装置二能让空气更流通，全部通过铜粉，使氧气与铜粉全部反应，测定结果准确；设计测定空气中氧气体积含量的实验，要确保实验成功的关键是装置气密性要好、药品要足量、要冷却到室温进行读数。
（2）实验过程中，应该缓慢来回推动注射器，使空气中氧气尽量完全反应。
（3）分析表中数据可知反应前空气体积为25ml+15ml=40ml，反应后剩余气体体积为25ml+7ml=32mL，则氧气的体积为40mL-32mL=8mL
实验测得空气中氧气的体积分数=8mL40mL×100%=20%
【分析】（1）根据装置特点和实验原理，进行分析。
（2）根据铜粉与空气中氧气充分接触，才能使测定结果准确，进行分析；
（3）根据表中数据计算出实验测得空气中氧气的体积分数。
13．测定空气中氧气的含量是法国科学家拉瓦锡进行的著名实验，请回答下列问题：
（1）某同学利用课本实验测定空气里氧气的含量，得到氧气的含量小于1/5，可能的原因是 。(写一种即可)
为提高测定空气中氧气含量实验的精确度，化学兴趣小组的同学利用传感器技术实时测定实验装置内的氧气浓度。图1是实验装置，图2是氧气浓度随时间变化的趋势。
（2）点燃红磷伸入集气瓶中，观察到的现象为 。红磷熄灭，冷却至室温，打开弹簧夹，观察到的现象是 。
（3）从a点到b点，曲线下降的原因是 。
（4）当实验结束后，集气瓶中的氧气 (填“有”或“没有”)。耗尽，此时发现红磷有剩余，你认为红磷不再继续燃烧的原因是 。
（5）与传统实验相比，你认为此实验的优点是 。
【答案】（1）红磷的量不足等
（2）红磷燃烧产生大量白烟；烧杯中的水流入集气瓶，流入的水约占集气瓶中空气总体积的1/5
（3）红磷燃烧消耗了集气瓶中的氧气
（4）没有；氧气浓度不够或氧气含量不足
（5）测量数据精确且能观察实验中氧气含量的动态变化(言之有理即可)
【解析】（1）测定空气里氧气的含量，得到氧气的含量小于1/5，可能的原因是装置漏气空气进入、红磷不足氧气没有完全被消耗等。
（2）点燃红磷伸入集气瓶中，观察到的现象为红磷燃烧产生大量白烟。红磷熄灭，冷却至室温，打开弹簧夹，观察到的现象是烧杯中的水流入集气瓶，流入的水约占集气瓶中空气总体积的1/5。
（3）从a点到b点，压强曲线下降的原因是红磷燃烧消耗了集气瓶中的氧气，装置中气体减小，压强减小。
（4）由图2可知，当实验结束后，集气瓶中的氧气没有耗尽；此时发现红磷有剩余，你认为红磷不再继续燃烧的原因是氧气浓度不够或氧气含量不足，不足以支撑红磷燃烧。
（5）与传统实验相比，此实验的优点是测量数据精确且能观察实验中氧气含量的动态变化(言之有理即可)。
【分析】氧气体积约占空气体积的五分之一；磷燃烧消耗了氧气，装置中压强减小，水进入装置，进入装置中水的体积就是消耗氧气的体积。
14．某化学兴趣小组对“空气中氧气含量的测定”展开学习
（1）（经典回顾）二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图1)
该实验中选择使用汞的优点有_______(填字母)。
A．汞俗称水银，常温下呈液态，安全无毒
B．几乎能将密闭装置内空气中的氧气耗尽
C．反应生成的氧化汞是固态，不影响压强
D．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
（2）（实验回顾）实验室常用图2所示的方法测定空气中氧气的含量。
红磷燃烧的文字表达式为 。
（3）利用此装置进行实验时，在集气瓶外点燃红磷，一方面会造成空气污染，另一方面伸进集气瓶速度慢了会使实验测定结果 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
（4）集气瓶中的水的作用：①加速冷却；② 。
（5）（实验改进）利用如图3所示的改进装置进行探究。
先在容积为200.0mL的集气瓶里装进50.0mL的水，再在量筒内装入100.0mL的水，然后按图连好仪器，接通电热棒，红磷立即被点燃。
①实验结束时量筒内剩余水的体积是73.0mL，通过以上数据测得空气中氧气含量为 %。
②用图3装置进行探究，与图2装置比较，优点是 。
【答案】（1）B；D
（2）4P+5O2点燃__2P2O5
（3）偏大
（4）吸收生成物减少污染
（5）18；反应在密闭容器中进行且使用量筒读数，测量结果更准确
【解析】（1）经典回顾：A.汞俗称水银，常温下呈液态，有剧毒，不正确；
B.汞和氧气反应生成氧化汞，几乎能将密闭装置内空气中的氧气耗尽，正确；
C.反应消耗气体氧气，生成的氧化汞是固态，导致装置中压强减小，不正确；
D.生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气，正确。
故答案为：BD。
实验回顾：（2）磷和氧气点燃生成五氧化二磷： 4P+5O2点燃__2P2O5 。
（3）伸进集气瓶速度慢了，导致装置中气体逸出，反应后会进入更多水，使实验测定结果偏大。
（4）磷燃烧生成白烟五氧化二磷，集气瓶中的水的作用：①加速冷却；②吸收生成物减少污染。
（5）实验改进：①磷燃烧消耗了氧气，装置中压强减小，水进入装置，进入装置中水的体积就是消耗氧气的体积；实验结束时量筒内剩余水的体积是73.0mL，通过以上数据测得空气中氧气含量为 100.0-73.0200.0-50.0×100%=18% 。
②用图3装置进行探究，与图2装置比较，优点是反应在密闭容器中进行且使用量筒读数，测量结果更准确。
【分析】（1）汞俗称水银，常温下呈液态，有剧毒。
汞和氧气反应生成氧化汞。
（2）磷和氧气点燃生成五氧化二磷 。
（3）根据伸进集气瓶速度慢了，导致装置中气体逸出，进行分析。
（4）磷燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷能溶于水。
（5）使用量筒有刻度，测量结果更准确。
15．用下图装置(夹持装置已略去)测定空气中氧气的含量。已知：①白磷的燃烧最低温度为40℃；②带刻度玻璃管读数从上往下增大。
（1）I.实验步骤
检查图1装置的气密性：往管B中加适量水，塞紧管A上端的橡胶塞，调整管B的高度，使管B内液面高于另一侧液面，过一段时间，当观察到现象： ，说明装置气密性良好。
（2）如图2所示，将稍过量的白磷放入燃烧匙，塞紧橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V0。
用激光笔点燃白磷，可观察到管A内现象： ，若白磷燃烧的产物与红磷相同，则白磷燃烧的文字表达式为： 。待冷却至室温，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V1(如图3所示)。
如图4所示，打开管A上端橡胶塞，将管A位置下移，管B上移，至管A中充满水，立即再塞紧上端橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V2。
（3）Ⅱ.实验评价
与教材实验(装置如右图所示)比较，本实验的优点是 。(写一条)。
（4）若测定氧气的含量小于理论值，则可能的原因是 。
（5）Ⅲ.数据记录与处理
某次实验记录数据如下表，请根据数据计算并填写表中空格。
V0/mL
V1/mL
V2/mL
管A中氧气所占的体积(mL)
管A中空气的体积(mL)
空气中氧气含量(用数值列式即可)
1.87
8.02
31.60
①
②
③
重复3次实验，计算出空气中氧气含量的平均值。
【答案】（1）液面差没有变化(其他合理答案也可以)
（2）白磷燃烧一段时间后熄灭，管A内液面先下降后上升；磷+氧气 点燃→ 五氧化二磷
（3）污染小(或精确度高等其他合理答案也可以)
（4）装置漏气（合理答案即可）
（5）6.152；9.73；6.15mL29.73mL ×100%
【解析】（1）往图1装置管B中加适量的水，塞紧管A上端的橡皮塞，调整带刻度玻璃管的高度，使管B内液面高于另一侧液面，过一段时间，当观察到液面差没有变化，说明装置气密性良好；（2）用激光笔点燃白磷，白磷的温度达到了其着火点，白磷燃烧放出热量，气体体积膨胀，所以管A中的液面下降；耗尽氧气后，白磷熄灭，由于白磷燃烧消耗了氧气，导致装置的压强减小，所以管A内的液面又上升；白磷燃烧生成二氧化碳，反应的文字表达式为：磷+氧气 点燃→ 五氧化二磷；（3）与教材实验（如图所示）比较，本实验始终是在气密容器内进行的，污染小；再者细玻璃管的刻度精密，使测定结果精确度高； （4）白磷量不足、装置漏气等会导致装置中的氧气未完全消耗，导致测出的空气中氧气的含量小于理论值；（5）如图2所示，将稍过量的白磷放入燃烧匙，塞紧橡胶塞，调整管A与带管B内液面于同一水平线，读取带刻度玻璃管内视数V0；用激光笔点燃白磷，白磷燃烧熄灭冷却至室温，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管A内视数V1（如图3所示），液面变化体积即为消耗的氧气体积，为V1-V0=8.02mL-1.87mL=6.15mL；如图4所示，打开管A上端橡胶塞，将管A位置下移，管B上移，至管A中充满水，立即再塞紧上端橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取带管B内视数V2，液面变化的气体即为空气的体积，为V2-V0=31.60mL-1.87mL=29.73mL；空气中氧气含量为： 6.15mL29.73mL ×100%。
【分析】（1）检查装置气密性应用的原理是压强差法，一段时间内，装置的压强不发生变化，报名气密性良好；（2）白磷燃烧的现象：放出热量，气体体积膨胀，所以管A中的液面下降；耗尽氧气后，白磷熄灭，由于白磷燃烧消耗了氧气，导致装置的压强减小，所以管A内的液面又上升；（3）实验改进的目的就是为减少白磷燃烧对空气的污染，以及实验数据的准确性；（4）若测定氧气的含量小于理论值，则可能的原因是白磷量不足、装置漏气等原因；（5）实验中燃烧前后液面变化体积即为消耗的氧气体积，为V1-V0=8.02mL-1.87mL=6.15mL；全部液体的体积减去原有液体的体积即为反应中空气的体积，为V2-V0=31.60mL-1.87mL=29.73mL；空气中氧气含量为： 6.15 m/ L 29.73 m L ×100%。
空气中氧气含量的测定深度剖析
实验名称
空气中氧气含量的测定
实验原理
利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。
实验装置
①仪器：集气瓶、燃烧匙、玻璃导管、烧杯、弹簧夹、橡胶管
②药品：红磷、水
③实验装置如图所示
实验步骤
①连接装置；
②检查装置的气密性；
③在集气瓶内加入少量水后，把集气瓶剩余容积五等分；
④用弹簧夹夹紧胶皮管；
⑤点燃红磷后，立即伸入集气瓶内并把塞子塞紧；
⑥燃烧结束装置冷却到室温后，打开弹簧夹。
实验现象
（1） 红磷在集气瓶内燃烧并放热，生成大量白烟。
（2）冷却到室温并打开弹簧夹后，水经导管进入集气瓶，集气瓶中的水面上升，约占瓶内原有空气总体积的五分之一。
分析与结论
红磷燃烧生成的五氧化二磷为固体，极易溶于水且几乎不占有体积，燃烧消耗了集气瓶内的氧气，使瓶内气体减少，压强减小。冷却后，大气压把烧瓶内的水压进集气瓶，压入的水的体积约等于集气瓶内消耗的氧气的体积。由此证明氧气约占空气总体积的1/5。反应的文字表达式：红磷+氧气点燃五氧化二磷。
实验成功的关键及注意事项
（1）装置的气密性要良好
避免瓶外空气进入集气瓶内，导致进入水的体积减少，使得测得的氧气的体积分数偏小。（若漏气，空气将在集气瓶冷却过程中进入）
（2）红磷要过量
如果红磷的量不足，则不能将集气瓶内空气中的氧气完全反应掉，导致测得的空气中氧气的体积分数偏小。
（3）必须冷却至室温后再打开弹簧夹
由于气体体积随温度升高而增大，若不冷却到室温就打开弹簧夹，会使进入水的体积偏小，导致测得的氧气体积分数偏小。
（4）集气瓶内加少量的水
一是帮助集气瓶降温；二是为了吸收红磷燃烧后生成的白色固体——五氧化二磷。
（5）导管内事先应注满水
否则燃烧冷却后，进入的水有一部分存在于导管中，使进入集气瓶内水的体积减少，导致测得的氧气体积分数偏小。
（6）烧杯内的水要足量
否则进入集气瓶内的水量不足，造成结果偏低。（即为“空吸”）
（7）弹簧夹要夹紧
防止红磷燃烧时使装置内气体受热膨胀沿导管逸出，导致进水量增多。
（8）将点燃的红磷放入集气瓶要迅速
防止装置内气体受热膨胀从瓶口逸出而使进水量增多。（受热逸出）
药品选择
①选择的药品在空气中能燃烧且只与氧气反应；该药品燃烧后的生成物为固态或液态，所占的体积忽略不计。
②不能用木炭、硫、铁丝、镁等代替红磷。木炭、硫燃烧后的生成物分别是二氧化碳、二氧化硫气体，会弥补所消耗氧气，使集气瓶内压强变化不明显，而铁丝在空气中不燃烧，镁不仅可以在空气中的氧气反应，也能与空气中的氮气、二氧化碳反应生成固态物质。
实验拓展
实验结束后，集气瓶内剩余气体的主要成分为氮气，根据实验现象分析，该气体
具有的物理性质是难溶于水，化学性质是不燃烧也不支持燃烧。
实验评价
我们都知道，反应物浓度越小，反应的速率越慢。当燃烧持续进行时，氧气的浓度越来越小，氧化的速率也越来越小。一旦燃烧放出的热量不足以维持可燃物在着火点以上温度时，燃烧便停止了。这也是有些物质不能在空气中燃烧，但能在氧气中燃烧的原因。因此，从这个意义上说，利用燃烧试图除尽空气中的氧气，是很难达到目的的。维持红磷燃烧需要的氧气浓度相对较高，因此就更无法除尽氧气了。
测定空气中氧气含量的其他方法
方法
实验装置
现象分析
测进入容器内水的体积或容器内水的体积的变化
钟罩内水面上升，上升的水的体积约占其内空气总体积的1/5
红磷燃烧，冷却到室温后，打开止水夹，水倒吸进入集气瓶，约占集气瓶内空气体积的1/5
通电后，白磷燃烧，一段时间后左侧水面上升至约刻度1处
测密闭容器内气体体积的减少量
白磷燃烧，活塞先向右侧移动（燃烧放热，气体膨胀，推动活塞先向右侧移动），冷却后，活塞向左侧移至大约刻度4处
实验室应交替推动注射器活塞，使氧气与细铜丝充分反应。停止加热，冷至室温，读出残留的注射器里气体的体积数。减少的体积即为空气中所含氧气的体积。由此可以推算出空气中氧气的体积分数。
铜粉变黑，注射器活塞向前移动，注射器内减少的气体体积约为气体总体积的1/5。铜+氧气加热氧化铜
空气中氧气含量的测定（一）考点精练
一、单选题
1．下列实验装置中不能用来测定空气中氧气含量的是（ ）
A．B．C． D．
2．下图所示装置可用于测定空气中氧气含量。下列说法不正确的是（ ）
A．红磷燃烧一停止立即打开弹簧夹
B．实验前一定要检查装置的气密性
C．该实验可证明氧气约占空气总体积的1/5
D．将红磷换成硫粉，瓶中的水换成浓氢氧化钠溶液进行实验，也能得出相同结论
3．某同学利用如图装置成功测定了空气中氧气的含量，下列叙述正确的是（ ）
A．该实验不需检验装置的气密性
B．若白磷不足会导致实验结果偏大
C．白磷的作用是消耗试管中的氮气
D．U型管左侧液面约上升到刻度1处
4．为了测定空气中氧气的含量，某同学设计了如图所示的实验，燃烧匙内装有红磷，若测定结果比实际空气中氧气的含量偏低，下列原因分析不可能的是 （ ）
A．装置气密性不好
B．红磷太多
C．红磷太少
D．实验后集气瓶内温度没有冷却到室温
5．利用如图装置验证了空气中氧气的含量。下列叙述错误的是（ ）
A．实验前需检查装置气密性
B．白磷的作用是消耗试管中的氧气
C．白磷熄火、试管冷却后再打开止水夹
D．最终量筒中液面约降至40mL刻度线处
6．暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来源于铁粉的氧化。甲同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图1所示，实验后测得集气瓶（容积为250mL）中水的体积为65mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）。乙同学利用传感器实时测定该装置集气瓶中的压强、温度和氧气浓度变化，绘制成如图2所示的曲线变化趋势图。下列说法错误的是（ ）
A．X曲线表示的是温度变化
B．实验结束后进行误差分析，可能是实验前弹簧夹未加紧
C．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为19.6%
D．图2中DE段对应的变化进程是水倒吸进集气瓶
7．某同学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。则下列分析合理的是（ ）
A．t1时刻后的一段时间能观察到白磷燃烧产生大量白色烟雾
B．从瓶内气压达到最高点直至t2时刻，瓶内温度始终保持不变
C．根据t2时刻瓶内的气压值，可以计算出氧气占空气体积的百分比
D．t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是温度又升高了
8．已知在空气中，温度超过40℃，白磷就可以自燃，即和氧气反应生成五氧化二磷。用下图装置测定空气中氧气的体积分数。实验步骤为：集气瓶里先装a体积的水，在酒精灯灯焰上把玻璃棒下端加热，装置如图密封。用力把玻璃棒按下与白磷接触，白磷燃烧。燃烧停止后，稍振荡，完全冷却后，量出集气瓶中水的体积(b)和整个集气瓶体积(c)。下列说法错误的是（ ）
A．反应过程中集气瓶内液面的变化是先下降后上升
B．该实验测得氧气与空气的体积比为(b-a)：(c-a)
C．燃烧匙中的白磷不可以换成细铁丝或木炭粉
D．集气瓶中预先放的a体积水仅有液封导管，防止气体受热膨胀逸出的作用
9．下图是测定空气组成实验的新设计，测定操作过程为：往有机玻璃管右侧装入足量的食品脱氧剂（主要成分为活性铁粉），并迅速向管的左侧注入一滴水，测出 AO 的长度为L1（图 1）。然后轻轻抖动玻璃管，使脱氧剂粉末平铺在玻璃管右侧，待水滴停止移动后，测得 AB 的长度为L2（图 2）。
以下说法错误的是（ ）
A．该实验是利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数
B．将脱氧剂粉末平铺在有机玻璃管中的目的是加快反应速率
C．用该方法测得的空气中氧气的体积分数为（L1- L2）/L1×100％
D．用该方法测得的实验结果的精度与有机玻璃管的粗细有关
10．暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来源于铁粉的氧化。有同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图所示，实验后从量筒中流入玻璃瓶（容积为250mL）中的水的体积为45mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）。下列说法错误的是（ ）
A．实验前必须检査装置的气密性
B．若实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足
C．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为19.6%
D．不用等温度计读数恢复至实验前的温度就可以记录量筒内剩余水的体积
二、实验探究题
11．在测定空气中氧气含量的实验中，小茗同学采用了如图所示装置：在由两个注射器组成的密闭系统中留有25mL空气，给装有细铜丝的玻璃管加热，同时交替缓慢推动两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化时停止加热，待冷却至室温，将气体全部推至一个注射器内，观察密闭系统内空气体积变化。
（1）在实验加热过程中交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是 。
（2）写出该实验中反应的文字表达式 。
（3）小茗同学测得结果如下表所示：
反应前注射器气体总体积
反应后注射器内气体总体积
25mL
22mL
由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数 （填“>"、“=”或“<”）21%。造成该实验出现误差的原因可能是 （填序号）。
①没有交替缓慢推动两个注射器活塞
②读数时没有冷却至室温
③加入铜丝量太少
④加入铜丝量太多
（4）通过上面的实验你学到的测量混合物中某成分含量的方法是 。
（5）实验中的一些原因或者装置本身可能导致实验失败，请列举一条： 。
12．如图是测定空气中氧气含量实验的两套装置，请结合图示回答相关问题：（提示：铜粉在加热条件下会与氧气反应生成黑色固体氧化铜。）
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
25mL
15mL
7mL
（1）装置一和装置二中气球的位置不同， （选填“装置一”或“装置二”）更合理，你认为设计测定空气中氧气体积含量的实验，要确保实验成功的关键是 。
（2）实验过程中，注射器应如何操作？ 。
（3） 计算实验测得空气中氧气的体积分数（写出计算过程）。
13．测定空气中氧气的含量是法国科学家拉瓦锡进行的著名实验，请回答下列问题：
（1）某同学利用课本实验测定空气里氧气的含量，得到氧气的含量小于1/5，可能的原因是 。(写一种即可)
为提高测定空气中氧气含量实验的精确度，化学兴趣小组的同学利用传感器技术实时测定实验装置内的氧气浓度。图1是实验装置，图2是氧气浓度随时间变化的趋势。
（2）点燃红磷伸入集气瓶中，观察到的现象为 。红磷熄灭，冷却至室温，打开弹簧夹，观察到的现象是 。
（3）从a点到b点，曲线下降的原因是 。
（4）当实验结束后，集气瓶中的氧气 (填“有”或“没有”)。耗尽，此时发现红磷有剩余，你认为红磷不再继续燃烧的原因是 。
（5）与传统实验相比，你认为此实验的优点是 。
14．某化学兴趣小组对“空气中氧气含量的测定”展开学习
（1）（经典回顾）二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图1)
该实验中选择使用汞的优点有_______(填字母)。
A．汞俗称水银，常温下呈液态，安全无毒
B．几乎能将密闭装置内空气中的氧气耗尽
C．反应生成的氧化汞是固态，不影响压强
D．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
（2）（实验回顾）实验室常用图2所示的方法测定空气中氧气的含量。
红磷燃烧的化学方程式为 。
（3）利用此装置进行实验时，在集气瓶外点燃红磷，一方面会造成空气污染，另一方面伸进集气瓶速度慢了会使实验测定结果 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
（4）集气瓶中的水的作用：①加速冷却；② 。
（5）（实验改进）利用如图3所示的改进装置进行探究。
先在容积为200.0mL的集气瓶里装进50.0mL的水，再在量筒内装入100.0mL的水，然后按图连好仪器，接通电热棒，红磷立即被点燃。
①实验结束时量筒内剩余水的体积是73.0mL，通过以上数据测得空气中氧气含量为 %。
②用图3装置进行探究，与图2装置比较，优点是 。
15．用下图装置(夹持装置已略去)测定空气中氧气的含量。已知：①白磷的燃烧最低温度为40℃；②带刻度玻璃管读数从上往下增大。
（1）I.实验步骤
检查图1装置的气密性：往管B中加适量水，塞紧管A上端的橡胶塞，调整管B的高度，使管B内液面高于另一侧液面，过一段时间，当观察到现象： ，说明装置气密性良好。
（2）如图2所示，将稍过量的白磷放入燃烧匙，塞紧橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V0。
用激光笔点燃白磷，可观察到管A内现象： ，若白磷燃烧的产物与红磷相同，则白磷燃烧的文字表达式为： 。待冷却至室温，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V1(如图3所示)。
如图4所示，打开管A上端橡胶塞，将管A位置下移，管B上移，至管A中充满水，立即再塞紧上端橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V2。
（3）Ⅱ.实验评价
与教材实验(装置如右图所示)比较，本实验的优点是 。(写一条)。
（4）若测定氧气的含量小于理论值，则可能的原因是 。
（5）Ⅲ.数据记录与处理
某次实验记录数据如下表，请根据数据计算并填写表中空格。
V0/mL
V1/mL
V2/mL
管A中氧气所占的体积(mL)
管A中空气的体积(mL)
空气中氧气含量(用数值列式即可)
1.87
8.02
31.60
①
②
③
重复3次实验，计算出空气中氧气含量的平均值。
空气中氧气含量的测定（一）考点精练解析
一、单选题
1．下列实验装置中不能用来测定空气中氧气含量的是（ ）
A．B．C． D．
【答案】C
【解析】A、图中所示装置，红磷燃烧消耗氧气使装置内气体体积减少，压强减小，能用于测定空气中氧气含量，不符合题意。
B、图中所示装置，用凸透镜引燃红磷，红磷燃烧消耗氧气使装置内气体体积减少，压强减小，能用于测定空气中氧气含量，不符合题意。
C、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体或者一氧化碳气体甚至是两者的混合气体，虽消耗了氧气，而增加了新的气体，不能用来测定空气中氧气含量，符合题意。
D、热水提供的热量引燃白磷，白磷燃烧消耗氧气使装置内气体体积减少，压强减小，使活塞左移，能用于测定空气中氧气含量，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据测定空气中氧气体积分数的原理分析，测定氧气体积分数时选择能与空气中氧气反应的物质，且生成物为固体，使得装置内因氧气反应消耗压强变小，再根据倒吸的水或活塞移动的体积确定氧气的体积。
2．下图所示装置可用于测定空气中氧气含量。下列说法不正确的是（ ）
A．红磷燃烧一停止立即打开弹簧夹
B．实验前一定要检查装置的气密性
C．该实验可证明氧气约占空气总体积的1/5
D．将红磷换成硫粉，瓶中的水换成浓氢氧化钠溶液进行实验，也能得出相同结论
【答案】A
【解析】A、没有却至室温再读数，会造成读数不正确，因此A是错误的，符合题意，故选项正确；
B、装置气密性好，正确不符合题意，故选项错误；
C、能证明氧气约占空气体积的五分之一，正确不符合题意，故选项错误；
D、二氧化硫能被氢氧化钠溶液吸收，正确不符合题意，故选项错误；
故选A．
【分析】本 题是测定空气中氧气的含量，我们常用燃烧红磷或白磷的方法，因为磷燃烧生成白色固体五氧化二磷，几乎不占空间，使得内外产生气压差，从而得到正确的结论． 因此在选择可燃物时，必须考虑到：燃烧的条件；生成物的状态；不与空气中其他物质发生反应．保证本实验成功的关键是：①装置气密性好；②红磷要足量；③要 冷却至室温再读数．本考点考查了空气中氧气的含量的探究，并且注重了实验方案的评价，对实验方案进行评价是近几年中考的一个重点．评价包括对实验方案的评价、实验过程的评价、实验结论的评价等，要认真把握．
3．某同学利用如图装置成功测定了空气中氧气的含量，下列叙述正确的是（ ）
A．该实验不需检验装置的气密性
B．若白磷不足会导致实验结果偏大
C．白磷的作用是消耗试管中的氮气
D．U型管左侧液面约上升到刻度1处
【答案】D
【解析】A、该实验需检验装置的气密性，否则装置漏气，会导致实验结果偏小，不符合题意；B、若白磷不足，不能将装置内氧气耗尽，会导致实验结果偏小，不符合题意；
C、白磷的作用是将装置内氧气耗尽，导致装置内压强减小，通过水的体积变化得出空气中氧气的体积，不符合题意；
D、白磷燃烧消耗了氧气，待完全反应，冷却至室温后，由于消耗了氧气，装置内压强减小，左侧液面上升，由于氧气约占空气体积的1/5，故U型管左侧液面约上升到刻度1处，符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据测定氧气体积含量的实验需装置密闭、磷不足会导致结果偏小、磷燃烧消耗空气中氧气及氧气约占空气体积的五分之一分析。
4．为了测定空气中氧气的含量，某同学设计了如图所示的实验，燃烧匙内装有红磷，若测定结果比实际空气中氧气的含量偏低，下列原因分析不可能的是（ ）
A．装置气密性不好
B．红磷太多
C．红磷太少
D．实验后集气瓶内温度没有冷却到室温
【答案】 B
【解析】【分析】测定空气中氧气的含量实验中注意问题较多，包括：红磷要足量、气密性要良好、反应要充分、冷却至室温再打开止水夹．
A、装置气密性不好，会造成氧气含量测定结果偏低；
B、红磷足量，能够消耗完氧气，不会造成氧气含量测定结果偏低；
C、红磷太少，不能消耗完氧气，会造成氧气含量测定结果偏低；
D、温度没有冷却到室温，集气瓶内气体膨胀，会造成氧气含量测定结果偏低．
故选B．
5．利用如图装置验证了空气中氧气的含量。下列叙述错误的是（ ）
A．实验前需检查装置气密性
B．白磷的作用是消耗试管中的氧气
C．白磷熄火、试管冷却后再打开止水夹
D．最终量筒中液面约降至40mL刻度线处
【答案】D
【解析】A、该装置是利用白磷燃烧消耗氧气，反应后，装置内压强减小，在压强差的作用下，量筒中的水进入试管，进入水的体积就是空气中氧气的体积，故实验前需检查装置的气密性，否则，装置漏气，外界空气进入，会使实验结果偏小，不符合题意；
B、白磷的作用是将试管内的氧气耗尽，使装置内压强减小，在压强差的作用下，量筒中的水进入试管，进入水的体积就是空气中氧气的体积，不符合题意；
C、白磷熄灭，试管冷却后，再打开止水夹，否则，试管内的气体受热膨胀，占据了一定的空间，会使进入水的体积偏小，从而使实验结果偏小，不符合题意；
D、空气中氧气的体积约占空气体积的 15 ，故进入水的体积大约是：130mL× 15 =26mL，故最终量筒中液面约降至50mL-26mL=24mL刻度线处，符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据测定空气中氧气体积含量的操作步骤及原理分析，利用物质燃烧消耗氧气，使装置内压强减小，水补充减少体积从而测得氧气体积。
6．暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来源于铁粉的氧化。甲同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图1所示，实验后测得集气瓶（容积为250mL）中水的体积为65mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）。乙同学利用传感器实时测定该装置集气瓶中的压强、温度和氧气浓度变化，绘制成如图2所示的曲线变化趋势图。下列说法错误的是（ ）
A．X曲线表示的是温度变化
B．实验结束后进行误差分析，可能是实验前弹簧夹未加紧
C．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为19.6%
D．图2中DE段对应的变化进程是水倒吸进集气瓶
【答案】B
【解析】A、暖宝宝铁和氧气反应放热，开始温度升高，反应结束后温度恢复到室温，X曲线表示的是温度变化，A不符合题意。
B、氧气体积分数， 65ml-20ml250ml-20ml×100%≈19.6% ，结果偏小，实验前弹簧夹未加紧，会造成结果偏大，B符合题意。
C、通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数 65ml-20ml250ml-20ml×100%≈19.6% ，约为19.6%，C不符合题意。
D、打开瓶塞，水被吸入集气瓶，压强增大，故图2中DE段对应的变化进程是水倒吸进集气瓶，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据测定空气中氧气含量的原理及注意事项分析
7．某同学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。则下列分析合理的是（ ）
A．t1时刻后的一段时间能观察到白磷燃烧产生大量白色烟雾
B．从瓶内气压达到最高点直至t2时刻，瓶内温度始终保持不变
C．根据t2时刻瓶内的气压值，可以计算出氧气占空气体积的百分比
D．t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是温度又升高了
【答案】C
【解析】A、白磷燃烧生成五氧化二磷固体小颗粒，产生大量的白烟，A不符合题意；
B、从瓶内气压达到最高点直至t2时刻，瓶内温度由低到高，然后慢慢降低至室温，B不符合题意；
C、通过t2时刻瓶内的气压值，计算得出氧气约占空气体积的 100-80100 ×100%＝20%，C符合题意；
D、t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是液体进入瓶内后，瓶内气体体积减小，导致气压显著增大，而不是由温度升高造成的，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】A、根据白磷燃烧生成的是白烟分析
B、根据燃烧放热然后冷却分析
Ｃ、根据压强的变化量和氧气的体积分数是相等的分析
Ｄ、根据气体体积变小压强增大分析
8．已知在空气中，温度超过40℃，白磷就可以自燃，即和氧气反应生成五氧化二磷。用下图装置测定空气中氧气的体积分数。实验步骤为：集气瓶里先装a体积的水，在酒精灯灯焰上把玻璃棒下端加热，装置如图密封。用力把玻璃棒按下与白磷接触，白磷燃烧。燃烧停止后，稍振荡，完全冷却后，量出集气瓶中水的体积(b)和整个集气瓶体积(c)。下列说法错误的是（ ）
A．反应过程中集气瓶内液面的变化是先下降后上升
B．该实验测得氧气与空气的体积比为(b-a)：(c-a)
C．燃烧匙中的白磷不可以换成细铁丝或木炭粉
D．集气瓶中预先放的a体积水仅有液封导管，防止气体受热膨胀逸出的作用
【答案】D
【解析】A、在白磷开始燃烧时，反应放出大量的热，集气瓶中的空气膨胀，压强增大，集气瓶中的水一部分被排出，液面下降；最后熄灭冷却至室温时，集气瓶中的压强减小，在外界大气压的作用下，水进入集气瓶，液面上升，因此集气瓶内水面的变化情况是先下降，后上升，不符合题意；B、据图示可知：氧气的体积是上升的水的体积，是b-a，空气的体积是：c-a，所以氧气与空气的体积比是：（b-a）：（c-a），不符合题意；
C、铁丝在空气中不能燃烧，氧气的浓度不够，无法测定氧气体积，木炭粉燃烧会产生二氧化碳，会导致测定的氧气的体积偏小，不符合题意；
D、“a体积水”的作用是：在实验过程中能够加快集气瓶冷却，能够液封导气管左端以防气体逸出，能够缓冲集气瓶内气压的骤然升高，能够吸收白烟，符合题意。
故答案为：D。
【分析】A、根据磷燃烧放热且消耗氧气使装置内压强先增加再减小分析；
B、根据进入水的体积即为氧气体积分析；
C、根据铁丝在空气中不燃烧，木炭燃烧生成二氧化碳气体分析；
D、根据该实验要保证装置密闭分析。
9．下图是测定空气组成实验的新设计，测定操作过程为：往有机玻璃管右侧装入足量的食品脱氧剂（主要成分为活性铁粉），并迅速向管的左侧注入一滴水，测出 AO 的长度为L1（图 1）。然后轻轻抖动玻璃管，使脱氧剂粉末平铺在玻璃管右侧，待水滴停止移动后，测得 AB 的长度为L2（图 2）。
以下说法错误的是（ ）
A．该实验是利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数
B．将脱氧剂粉末平铺在有机玻璃管中的目的是加快反应速率
C．用该方法测得的空气中氧气的体积分数为（L1- L2）/L1×100％
D．用该方法测得的实验结果的精度与有机玻璃管的粗细有关
【答案】C
【解析】A、食品脱氧剂（主要成分为活性铁粉），铁生锈是铁和氧气和水共同作用的结果，铁锈蚀消耗氧气，反应结束后，玻璃管中减少的气体体积等于消耗氧气的体积，据此得出空气中氧气的体积分数，则该实验是利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数，故A不符合题意；
B、将脱氧剂粉末平铺在有机玻璃管中的目的是增大脱氧剂与氧气的接触面积，使反应更快更充分，则将脱氧剂粉末平铺在有机玻璃管中的目的是加快反应速率，故B不符合题意；
C、根据题意，反应结束后，玻璃管中减少的氧气体积是图2中AB段，测得 AB 的长度为 L2，则该方法测得空气中氧气的体积分数为 L2L1×100% ，故C符合题意；
D、玻璃管粗一点，脱氧剂与氧气的接触面更大，玻璃管中的氧气消耗越完全，测定结果越准确，因此用该方法测得的实验结果的精度与有机玻璃管的粗细有关，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】A、根据铁与空气中的氧气和水接触生锈分析
B、根据促进反应的因素分析
C、根据氧气体积分数的计算方法分析
D、根据玻璃管粗对反应的影响分析
10．暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来源于铁粉的氧化。有同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图所示，实验后从量筒中流入玻璃瓶（容积为250mL）中的水的体积为45mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）。下列说法错误的是（ ）
A．实验前必须检査装置的气密性
B．若实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足
C．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为19.6%
D．不用等温度计读数恢复至实验前的温度就可以记录量筒内剩余水的体积
【答案】D
【解析】A.测定氧气体积分数的实验中装置密闭不漏气是成功的前提，所以实验前必须要检查装置气密性，不符合题意；
B. 暖宝宝贴的使用数量不足，则不能将装置内氧气全部消耗，会使得测得氧气体积分数偏低，不符合题意；
C. 通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为19.6%
D.该实验后从量筒中流入玻璃瓶（容积为250mL）中的水的体积为45mL ，说明消耗掉了45毫升氧气，原装置内空气体积为250－20＝230毫升，所以氧气体积分数为45ml230ml×100%=19.6%，不符合题意；
D、 不等温度计读数恢复至实验前的温度就记录量筒内剩余水的体积，会使得结果偏小，符合题意；
故答案为：D
【分析】根据测定空气中氧气体积分数的原理分析，测定空气中氧气含量的原理是，利用物质与空气中的氧气反应，又不生成气体，使瓶内气体减少，压强变小，水倒流入集气瓶内，倒流的水的体积就等于瓶内氧气的体积，实验时要保证装置密闭、药品充足。
二、实验探究题
11．在测定空气中氧气含量的实验中，小茗同学采用了如图所示装置：在由两个注射器组成的密闭系统中留有25mL空气，给装有细铜丝的玻璃管加热，同时交替缓慢推动两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化时停止加热，待冷却至室温，将气体全部推至一个注射器内，观察密闭系统内空气体积变化。
（1）在实验加热过程中交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是 。
（2）写出该实验中反应的文字表达式 。
（3）小茗同学测得结果如下表所示：
反应前注射器气体总体积
反应后注射器内气体总体积
25mL
22mL
由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数 （填“>"、“=”或“<”）21%。造成该实验出现误差的原因可能是 （填序号）。
①没有交替缓慢推动两个注射器活塞
②读数时没有冷却至室温
③加入铜丝量太少
④加入铜丝量太多
（4）通过上面的实验你学到的测量混合物中某成分含量的方法是 。
（5）实验中的一些原因或者装置本身可能导致实验失败，请列举一条： 。
【答案】（1）使细铜丝和氧气充分接触，充分消耗氧气
（2）铜+氧气 加热→ 氧化铜
（3）＜；③
（4）先测出混合物的总量，通过化学反应消耗其中的一种成分，然后计算出该成分的含量
（5）玻璃管炸裂(或注射器的活塞被弹出等合理答案)
【解析】（1）在实验加热过程中交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是使细铜丝和氧气充分接触，充分消耗氧气,使测定结果更准确；（2）该实验中反应是铜和氧气在加热条件下生产氧化铜，文字表达式：铜+氧气 加热→ 氧化铜；（3）反应前注射器气体总体积25mL，反应后注射器内气体总体积22mL，所以氧气的体积为3mL，由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数为： 3mL25mL×100% =12% <21%。造成该实验出现误差的原因可能是：①没有交替缓慢推动两个注射器活塞，可能会导致氧气不能充分消耗，使测定结果偏小，但题目中“同时交替缓慢推动两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化时停止加热”，故错误；②读数时没有冷却至室温，剩余气体膨胀，使减少的气体体积偏少，使测定结果偏小，但题目中“待冷却至室温”， 故错误；③加入铜丝量太少，导致氧气没有完全反应掉，使测定结果偏小，故正确；④加入铜丝量太多，能使氧气充分反应，使测定结果更准确，故错误；
故答案为：③；（4）通过上面的实验你学到的测量混合物中某成分含量的方法是先测出混合物的总量，通过化学反应消耗其中的一种成分，然后计算出该成分的含量；（5）实验中可能导致实验失败的可能原因：装置的气密性不好、玻璃管炸裂(或注射器的活塞被弹出等合理答案)。
【分析】测定空气中氧气含量的原理是利用物质与空气中的氧气反应，又不生成气体，使容器内气体减少，减少的气体的体积就等于容器内氧气的体积。
12．如图是测定空气中氧气含量实验的两套装置，请结合图示回答相关问题：（提示：铜粉在加热条件下会与氧气反应生成黑色固体氧化铜。）
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
25mL
15mL
7mL
（1）装置一和装置二中气球的位置不同， （选填“装置一”或“装置二”）更合理，你认为设计测定空气中氧气体积含量的实验，要确保实验成功的关键是 。
（2）实验过程中，注射器应如何操作？ 。
（3） 计算实验测得空气中氧气的体积分数（写出计算过程）。
【答案】（1）装置二；装置气密性要好、药品要足量、要冷却到室温进行读数
（2）缓慢来回推动注射器
（3）实验测得空气中氧气的体积分数为20%。
【解析】（1）装置一和装置二中气球的位置不同，装置二更合理，因为装置二能让空气更流通，全部通过铜粉，使氧气与铜粉全部反应，测定结果准确；设计测定空气中氧气体积含量的实验，要确保实验成功的关键是装置气密性要好、药品要足量、要冷却到室温进行读数。
（2）实验过程中，应该缓慢来回推动注射器，使空气中氧气尽量完全反应。
（3）分析表中数据可知反应前空气体积为25ml+15ml=40ml，反应后剩余气体体积为25ml+7ml=32mL，则氧气的体积为40mL-32mL=8mL
实验测得空气中氧气的体积分数=8mL40mL×100%=20%
【分析】（1）根据装置特点和实验原理，进行分析。
（2）根据铜粉与空气中氧气充分接触，才能使测定结果准确，进行分析；
（3）根据表中数据计算出实验测得空气中氧气的体积分数。
13．测定空气中氧气的含量是法国科学家拉瓦锡进行的著名实验，请回答下列问题：
（1）某同学利用课本实验测定空气里氧气的含量，得到氧气的含量小于1/5，可能的原因是 。(写一种即可)
为提高测定空气中氧气含量实验的精确度，化学兴趣小组的同学利用传感器技术实时测定实验装置内的氧气浓度。图1是实验装置，图2是氧气浓度随时间变化的趋势。
（2）点燃红磷伸入集气瓶中，观察到的现象为 。红磷熄灭，冷却至室温，打开弹簧夹，观察到的现象是 。
（3）从a点到b点，曲线下降的原因是 。
（4）当实验结束后，集气瓶中的氧气 (填“有”或“没有”)。耗尽，此时发现红磷有剩余，你认为红磷不再继续燃烧的原因是 。
（5）与传统实验相比，你认为此实验的优点是 。
【答案】（1）红磷的量不足等
（2）红磷燃烧产生大量白烟；烧杯中的水流入集气瓶，流入的水约占集气瓶中空气总体积的1/5
（3）红磷燃烧消耗了集气瓶中的氧气
（4）没有；氧气浓度不够或氧气含量不足
（5）测量数据精确且能观察实验中氧气含量的动态变化(言之有理即可)
【解析】（1）测定空气里氧气的含量，得到氧气的含量小于1/5，可能的原因是装置漏气空气进入、红磷不足氧气没有完全被消耗等。
（2）点燃红磷伸入集气瓶中，观察到的现象为红磷燃烧产生大量白烟。红磷熄灭，冷却至室温，打开弹簧夹，观察到的现象是烧杯中的水流入集气瓶，流入的水约占集气瓶中空气总体积的1/5。
（3）从a点到b点，压强曲线下降的原因是红磷燃烧消耗了集气瓶中的氧气，装置中气体减小，压强减小。
（4）由图2可知，当实验结束后，集气瓶中的氧气没有耗尽；此时发现红磷有剩余，你认为红磷不再继续燃烧的原因是氧气浓度不够或氧气含量不足，不足以支撑红磷燃烧。
（5）与传统实验相比，此实验的优点是测量数据精确且能观察实验中氧气含量的动态变化(言之有理即可)。
【分析】氧气体积约占空气体积的五分之一；磷燃烧消耗了氧气，装置中压强减小，水进入装置，进入装置中水的体积就是消耗氧气的体积。
14．某化学兴趣小组对“空气中氧气含量的测定”展开学习
（1）（经典回顾）二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图1)
该实验中选择使用汞的优点有_______(填字母)。
A．汞俗称水银，常温下呈液态，安全无毒
B．几乎能将密闭装置内空气中的氧气耗尽
C．反应生成的氧化汞是固态，不影响压强
D．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
（2）（实验回顾）实验室常用图2所示的方法测定空气中氧气的含量。
红磷燃烧的文字表达式为 。
（3）利用此装置进行实验时，在集气瓶外点燃红磷，一方面会造成空气污染，另一方面伸进集气瓶速度慢了会使实验测定结果 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
（4）集气瓶中的水的作用：①加速冷却；② 。
（5）（实验改进）利用如图3所示的改进装置进行探究。
先在容积为200.0mL的集气瓶里装进50.0mL的水，再在量筒内装入100.0mL的水，然后按图连好仪器，接通电热棒，红磷立即被点燃。
①实验结束时量筒内剩余水的体积是73.0mL，通过以上数据测得空气中氧气含量为 %。
②用图3装置进行探究，与图2装置比较，优点是 。
【答案】（1）B；D
（2）4P+5O2点燃__2P2O5
（3）偏大
（4）吸收生成物减少污染
（5）18；反应在密闭容器中进行且使用量筒读数，测量结果更准确
【解析】（1）经典回顾：A.汞俗称水银，常温下呈液态，有剧毒，不正确；
B.汞和氧气反应生成氧化汞，几乎能将密闭装置内空气中的氧气耗尽，正确；
C.反应消耗气体氧气，生成的氧化汞是固态，导致装置中压强减小，不正确；
D.生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气，正确。
故答案为：BD。
实验回顾：（2）磷和氧气点燃生成五氧化二磷： 4P+5O2点燃__2P2O5 。
（3）伸进集气瓶速度慢了，导致装置中气体逸出，反应后会进入更多水，使实验测定结果偏大。
（4）磷燃烧生成白烟五氧化二磷，集气瓶中的水的作用：①加速冷却；②吸收生成物减少污染。
（5）实验改进：①磷燃烧消耗了氧气，装置中压强减小，水进入装置，进入装置中水的体积就是消耗氧气的体积；实验结束时量筒内剩余水的体积是73.0mL，通过以上数据测得空气中氧气含量为 100.0-73.0200.0-50.0×100%=18% 。
②用图3装置进行探究，与图2装置比较，优点是反应在密闭容器中进行且使用量筒读数，测量结果更准确。
【分析】（1）汞俗称水银，常温下呈液态，有剧毒。
汞和氧气反应生成氧化汞。
（2）磷和氧气点燃生成五氧化二磷 。
（3）根据伸进集气瓶速度慢了，导致装置中气体逸出，进行分析。
（4）磷燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷能溶于水。
（5）使用量筒有刻度，测量结果更准确。
15．用下图装置(夹持装置已略去)测定空气中氧气的含量。已知：①白磷的燃烧最低温度为40℃；②带刻度玻璃管读数从上往下增大。
（1）I.实验步骤
检查图1装置的气密性：往管B中加适量水，塞紧管A上端的橡胶塞，调整管B的高度，使管B内液面高于另一侧液面，过一段时间，当观察到现象： ，说明装置气密性良好。
（2）如图2所示，将稍过量的白磷放入燃烧匙，塞紧橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V0。
用激光笔点燃白磷，可观察到管A内现象： ，若白磷燃烧的产物与红磷相同，则白磷燃烧的文字表达式为： 。待冷却至室温，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V1(如图3所示)。
如图4所示，打开管A上端橡胶塞，将管A位置下移，管B上移，至管A中充满水，立即再塞紧上端橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管B内液面读数V2。
（3）Ⅱ.实验评价
与教材实验(装置如右图所示)比较，本实验的优点是 。(写一条)。
（4）若测定氧气的含量小于理论值，则可能的原因是 。
（5）Ⅲ.数据记录与处理
某次实验记录数据如下表，请根据数据计算并填写表中空格。
V0/mL
V1/mL
V2/mL
管A中氧气所占的体积(mL)
管A中空气的体积(mL)
空气中氧气含量(用数值列式即可)
1.87
8.02
31.60
①
②
③
重复3次实验，计算出空气中氧气含量的平均值。
【答案】（1）液面差没有变化(其他合理答案也可以)
（2）白磷燃烧一段时间后熄灭，管A内液面先下降后上升；磷+氧气 点燃→ 五氧化二磷
（3）污染小(或精确度高等其他合理答案也可以)
（4）装置漏气（合理答案即可）
（5）6.152；9.73；6.15mL29.73mL ×100%
【解析】（1）往图1装置管B中加适量的水，塞紧管A上端的橡皮塞，调整带刻度玻璃管的高度，使管B内液面高于另一侧液面，过一段时间，当观察到液面差没有变化，说明装置气密性良好；（2）用激光笔点燃白磷，白磷的温度达到了其着火点，白磷燃烧放出热量，气体体积膨胀，所以管A中的液面下降；耗尽氧气后，白磷熄灭，由于白磷燃烧消耗了氧气，导致装置的压强减小，所以管A内的液面又上升；白磷燃烧生成二氧化碳，反应的文字表达式为：磷+氧气 点燃→ 五氧化二磷；（3）与教材实验（如图所示）比较，本实验始终是在气密容器内进行的，污染小；再者细玻璃管的刻度精密，使测定结果精确度高； （4）白磷量不足、装置漏气等会导致装置中的氧气未完全消耗，导致测出的空气中氧气的含量小于理论值；（5）如图2所示，将稍过量的白磷放入燃烧匙，塞紧橡胶塞，调整管A与带管B内液面于同一水平线，读取带刻度玻璃管内视数V0；用激光笔点燃白磷，白磷燃烧熄灭冷却至室温，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取管A内视数V1（如图3所示），液面变化体积即为消耗的氧气体积，为V1-V0=8.02mL-1.87mL=6.15mL；如图4所示，打开管A上端橡胶塞，将管A位置下移，管B上移，至管A中充满水，立即再塞紧上端橡胶塞，调整管A与管B内液面处于同一水平线，读取带管B内视数V2，液面变化的气体即为空气的体积，为V2-V0=31.60mL-1.87mL=29.73mL；空气中氧气含量为： 6.15mL29.73mL ×100%。
【分析】（1）检查装置气密性应用的原理是压强差法，一段时间内，装置的压强不发生变化，报名气密性良好；（2）白磷燃烧的现象：放出热量，气体体积膨胀，所以管A中的液面下降；耗尽氧气后，白磷熄灭，由于白磷燃烧消耗了氧气，导致装置的压强减小，所以管A内的液面又上升；（3）实验改进的目的就是为减少白磷燃烧对空气的污染，以及实验数据的准确性；（4）若测定氧气的含量小于理论值，则可能的原因是白磷量不足、装置漏气等原因；（5）实验中燃烧前后液面变化体积即为消耗的氧气体积，为V1-V0=8.02mL-1.87mL=6.15mL；全部液体的体积减去原有液体的体积即为反应中空气的体积，为V2-V0=31.60mL-1.87mL=29.73mL；空气中氧气含量为： 6.15 m/ L 29.73 m L ×100%。
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