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测定空气里氧气含量的探究
【知识点的认识】
该探究是为了测定空气里氧气含量，并且是测 ( http: / / www.21cnjy.com )定其中氧气的体积含量的．最早是二百多年前，法国的化学家拉瓦锡用定量的方法，通过实验得出空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占其体积的1/5的结论．目前，人们已能用实验方法精确地测定空气里氧气大约占其体积的21%．
【命题方向】
近几年来，对该考点的命题，主要是围绕教材中 ( http: / / www.21cnjy.com )的用红磷燃烧消耗密闭容器中氧气的方法，来测定空气里氧气的含量的实验而进行的．考查的内容常常有以下七点：
1．仪器和药品的选用．
2．实验操作注意事项及其原因．
3．实验现象及其分析．
4．实验数据处理和误差分析．
5．反推剩余气体（即氮气）的性质和用途．
6．空气的污染．
7．实验后瓶内液体的酸碱性等等．
中考的考试重点是其中的第2、3、4、5四个考点；题型主要是以实验探究的形式出现，当然有时还以选择题和填空题的形式出现．
【解题方法点拨】
在解答这类题时，一般是不考虑空气中氧气和氮气之外的其它成分．要理解该实验探究的原理如图所示， 即利用红磷燃烧消耗空气里的氧气后，使瓶内压强小于外界大气压，当打开弹簧夹时，在瓶内外压强差的作用下，水就会被压入瓶中，使液面大约上升至原来瓶内气体体积的1/5．这样通过有形的水柱体的体积来暗示无形的氧气在瓶内空气里的体积，从而推算出空气里氧气的体积含量．解答每个考点的方法点拨如下：
1．仪器和药品的选用要注意两点：（1）仪器选用要恰当，填写其名称时不可有错别字；特别是燃烧匙中的匙经常被写错．（2）药品选用时，要所选的药品能够在空气中燃烧，并且还不能有气体生成．
2．实验操作注意事项及其原因，要注意以下四点：（1）操作要规范、准确；例如，引燃红磷后一定要迅速地把塞子塞紧；否则，燃烧匙进入装置过程中装置内部分空气受热逸出，会使实验结果偏大，引起实验误差；还有可能会使白烟扩散到空气中，造成空气污染；等等．（2）顺序要正确；例如，实验前在集气瓶中先装入少量水，然后将余下部分再划分为五等分，否则会使实验结果偏大，引起实验误差；再如，实验时一定先检查装置的气密性，否则会引起实验误差或者造成实验失败；又如，实验时还要先用弹簧夹夹住橡皮管，否则，红磷燃烧时有部分空气从导管口逸出，引起实验误差偏大或者造成实验失败；还有，要待红磷熄灭并冷却到室温后再打开，否则，可能使氮气仍然处于膨胀状态，导致实验结果偏小；等等．（3）实验时引燃红磷后，要立即伸入瓶中，以防生成的白烟过多地扩散到空气中，造成空气污染；（4）红磷和烧杯中的水一定要足量，否则会使实验结果偏小，引起实验误差．
3．实验现象及其分析，需要抓住两点：（1）红磷燃烧的现象--发出黄白色火焰，并有大量的白烟生成，放出热量；这说明红磷能在空气中燃烧，其实生成的白烟就是五氧化二磷的小颗粒．（2）打开弹簧夹后，烧杯中的水就会倒吸进入集气瓶中；且液面上升至原来瓶内气体体积的1/5．这说明氧气约占空气体积的1/5．
4．实验数据处理和误差分析，要弄清两点：（1）瓶内液面上升至原来瓶内气体体积的1/5，也就说明了氧气约占空气体积的1/5．（2）误差偏小的原因有：①装置漏气；②红磷的量不足；③没待装置冷却就打开了弹簧夹，并进行读数判定了（因为此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积）；④弹簧夹右边的导管中存有的空气进入集气瓶内；⑤红磷熄灭时，集气瓶中的氧气并没有完全耗尽，只是氧气的浓度达不到红磷燃烧的要求而已；⑥烧杯中的水可能不足以注满原来瓶内气体体积的1/5．当然，装置漏气还有可能会使瓶内气体受热膨胀时溢出，从而引起误差偏大；还有，集气瓶装水前，就将其划分为了五等分；这样实验前装的水会增加用来暗示氧气体积的水柱体的体积，从而引起误差偏大．
5．反推剩余气体（即氮气）的性质和用途，由空气的成分可知，集气瓶内剩余的气体主要是氮气．通过该实验可以推断归纳出氮气的性质有：氮气化学性质稳定，氮气不支持燃烧，氮气难溶于水，常温下氮气是无色气体等等．进而推断出氮气的用途有：氮气常用作保护气，食品包装时充氮可以防腐等等．
6．空气的污染，由于红磷燃烧产物五氧化二磷是白色固体，扩散到空气中，会刺激人体呼吸道，可能与空气中水蒸气反应，生成有毒的偏磷酸（HPO3）；从而造成空气污染．
7．实验后瓶内液体的酸碱性，由于红磷熄灭后不长时间，白烟也就逐渐消失，溶解于瓶内水中，生成了磷酸，导致瓶内液体显酸性；如果滴入石蕊试液会变成红色．
一、选择题（共18小题）
1．用燃烧法除去密闭容器中空气里的氧气，且不带入其它气体，应选择下列物质中的（　　）
　 A． 硫粉 B． 细铁丝 C． 红磷 D． 木炭
　
2．下列实验能达到实验目的且符合安全要求的是（　　）
　 A． ( http: / / www.21cnjy.com )空气中氧气含量的测定 B． ( http: / / www.21cnjy.com )
收集氧气
　C． ( http: / / www.21cnjy.com )制取并检验氢气的可燃性 D． ( http: / / www.21cnjy.com )
稀释浓硫酸
　
3．右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．下列说法中不正确的是（　　）
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　 A． 该实验证明空气中氧气的含量约占1/5
　 B． 实验时红磷一定要足量
　 C． 红磷燃烧产生大量的白雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹
　 D． 实验前一定要检验装置的气密性
　
4．下列实验装置或操作能达到实验目的是（　　）
　 A． ( http: / / www.21cnjy.com )测定空气中氧气的体积分数 B． ( http: / / www.21cnjy.com )
检查装置气密性
　 C． ( http: / / www.21cnjy.com )利用排空气法收集二氧化碳 D． ( http: / / www.21cnjy.com )称量10.05克食盐
　
5．右图所示装置可用来测定空气中氧气的含量．下列是同学们对该实验的判断和认识
①装置不漏气是实验成功的重要因素之一；
②红磷的用量不足会影响实验结论；
③集气瓶内气体压强的减少会导致瓶中水面的上升；
④将红磷改为碳也能得到正确的实验结论；
⑤红磷熄灭后瓶内肯定没有氧气了；
其中有错误的是（　　）
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　 A． ④⑤ B． ③② C． ②① D． ①③
　
6．右图为测定空气中氧气含量的实验装置．下列有关说法正确的是（　　）
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　 A． 燃烧匙中的红磷越多，水位上升越高
　 B． 燃烧匙中的红磷可用硫或木炭代替
　 C． 选用红磷是因为反应可以耗尽O2，生成固态的P2O5
　 D． 本实验可以证明空气含有N2、O2、CO2和稀有气体
　
7．右图可用于测定空气中氧气的含量，下列说法中不正确的是（　　）
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　 A． 该实验证明空气中氧气的体积分数约占
　B． 实验时红磷一定要足量
　 C． 实验前一定要检查装置的气密性
　 D． 红磷燃烧产生大量的白雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹
　
8．实验室用红磷测定空气中氧气含量实验，在这个实验过程中，下图能正确表示的广口瓶内气体体积变化情况的是（　　）
　 A． ( http: / / www.21cnjy.com ) B． ( http: / / www.21cnjy.com ) C． ( http: / / www.21cnjy.com ) D． ( http: / / www.21cnjy.com )
　
9．某同学利用如图装置测定空气中氧气的含量，红磷燃烧后恢复到室温，打开弹簧夹发现进入的液体量小于广口瓶内气体体积的．造成这一现象的原因可能是（　　）
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　 A． 实验前没有夹弹簧夹
　 B． 实验中所取的红磷不足
　 C． 实验中所取的红磷过量
　 D． 实验装置可能未冷却就打开弹簧夹
　
10．在装有空气的密闭容器中，若用燃烧的方法除去其中的氧气，以得到较纯净的氮气，应选用下列物质中的（　　）
　 A． 木炭 B． 蜡烛 C． 红磷 D． 硫磺
　
11．如图是测定空气中氧气体积分数的实验，实验后发现测定氧气的含量低于，针对这一事实，你认为下列做法和想法不可取的是（　　）
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　 A． 查看实验装置是否漏气
　 B． 将红磷改成木炭后重新实验
　 C． 实验中红磷的量不足，没有将瓶内的氧气全部消耗尽
　 D． 实验中可能未冷却到室温就打开止水夹，使进入瓶内的水的体积不足
　
12．如图所示装置可用来测定空气中氧气的含量．对该实验的认识不正确的是（　　）
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　 A． 将红磷改为蜡烛也能得到正确的实验结论
　 B． 红磷的量不足会影响实验结论
　 C． 钟罩内气体压强的减小导致水面的上升
　 D． 装置应保证气密性良好
　
13．做空气中氧气含量测定的实验装置如图．下列有关说法正确的是（　　）
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　 A． 使用红磷的量越多，最终进入集气瓶的水也越多
　 B． 本实验可以证明空气含有N2、O2、CO2和稀有气体
　 C． 燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭
　 D． 若实验过程中，燃烧匙插入集气瓶的速度太慢，会影响测定的结果
　
14．某同学利用如图装置测定空气中氧气的含量，红磷燃烧后恢复到室温，打开弹簧夹发现进入广口瓶中的水的高度不足广口瓶容积的．造成这一现象的原因不可能是（　　）
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　 A． 实验时，将木炭代替红磷
　 B． 实验中所取的红磷不足，瓶中氧气未反应完
　 C． 插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内已有部分空气受热逸出
　 D． 实验时，没有将弹簧夹夹紧
　
15．要测定空气中氧气的体积分数，放在密闭容器中燃烧的物质较合理的是（　　）
　 A． 硫粉 B． 木炭 C． 镁带 D． 铁丝
　
16．做空气中氧气含量测定的实验装置如图．下列有关说法正确的是（　　）
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　 A． 选用红磷是因为反应可以耗尽氧气，生成液态的五氧化二磷
　 B． 燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭
　 C． 燃烧匙中的红磷越多，水位上升越高
　 D． 钟罩内气体压强的减小会导致水面的上升
　
17．用如图装置测定空气中氧气的含量，物质R应该选用（　　）
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　 A． 铁片 B． 硫粉 C． 木炭 D． 红磷
　
18．如图装置可用于测定空气中氧气的含量，下列说法不正确的是（　　）
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　 A． 实验时红磷一定要过量
　 B． 该实验证明氧气约占空气总体积的
　 C． 红磷燃烧产生大量的白雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹
　 D． 通过该实验还可以了解氮气的一些性质
　
　
二、填空题（共5小题）
19．测定空气中氧气的含量，小华同学打算设 ( http: / / www.21cnjy.com )计如下方案：选用实际容积为40 mL的试管作反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管与实际容积为60 mL且润滑性很好的针筒注射器组成如图的实验装置．
假设此实验能按照小华的设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请回答下列问题：
（1）实验前，打开弹簧夹， ( http: / / www.21cnjy.com )将注射器的活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明装置气密性　　　　　　．
若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹．
可观察到的现象为　　　　　　．
（3）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却．可观察到的现象为　　　　　　．
（4）若按小华的设想进行实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险，造成实验失败．例如　　　　　　．
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20．我们利用教材第52页所示装置仿照科学家二百多年前的方法进行探究空气成分的活动，请你思考并回答下列问题：
（1）红磷在集气瓶中燃烧，与什么气体发生反应？写出反应的化学方程式　　　　　　
田绘同学在实验时，发现进入瓶里的水少于集气瓶容积的，她分析了下列原因，你认为不正确的是　　　　　　
A．红磷的量不足B．应用木炭代替红磷C．装置可能会漏气D．未冷却至室温就打开弹簧夹
（3）红磷的火焰熄灭后，若仍有少量红磷剩余，水面只上升到约占集气瓶容积，该实验除可说明氧气约占空气总体积的外，还能说明氮气具有哪些性质？　　　　　　
（4）田绘同学在拔集气瓶瓶塞时，感到比平时更费力，你知道是什么原因吗？　　　　　　．
　
21．右图是测定空气中氧气体积分数的实验装置．
（1）盛放在燃烧匙内的物质选用　　　　　　（填标号）．
A．木炭 B．铁丝 C．红磷 D．蜡烛
实验中观察到在集气瓶内产生　　　　　　，燃烧停止一段时间后，打开止水夹，进入集气瓶的水约占集气瓶总容积的　　　　　　．
（3）若实验后发现测定结果与实际值相差较大，可能的原因是　　　　　　（填一种即可）．
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22．某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（如图1）进行了大胆改进，设计图2，（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．请你对比分析图1、图2实验，回答下列有关问题：
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（1）图1实验中发生反应的符号表达式为　　　　　　．
图2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2中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹夹紧橡皮管．
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）．．
（3）图2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．
（4）对照图2实验，你认为图1实验有何不足之处？　　　　　　（回答一点即可）．
　
23．竹子是“有节、中空、四季常绿”的植物（如图所示）．同学们对竹子中的气体成分展开了探究，测定其成分．
（1）收集竹子中的气体．
小华提出：将一节竹子浸没在水中，在竹子上钻孔，用排水法收集气体．
小刚提出：可用注射器从竹子中抽取气体．
大家认为两人的想法都可行，于是分为A、B两组，在相同的条件下，A组采用小华的取气方法，B组采用小刚的取气方法，分别完成下面的实验．
检验气体中是否含有二氧化碳气体．
实验步骤 实验现象 实验结论及解释
向所取气体中加入　　　　　　 　　　　　　 有二氧化碳，化学方程式为：　　　　　　
（3）测定氧气含量．
【查阅资料】红磷的着火点为240℃，白磷的着火点为40℃．
【设计实验】同学们设计了如下图所示的方案一和方案二来测定氧气含量．
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【进行实验】按上述两个方案进行多次实验．
【反思与评价】
①实验中磷的量应为足量，原因是　　　　　　
②两个方案的实验测定结果不同，测定结果比较准确的是方案　　　　　　，原因是　　　　　　．
③经过A、B两组同学的实验，A组测得的含氧量总是大于B组的，你认为原因是　　　　　　．
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三、解答题（共3小题）
24．某小组对测定空气中氧气体积分数的实验进行了如下研究
①选用汞、磷、铜等物质均可以完成该实验，选择反应物的依据是　　　　　　．
A、反应物是固体 B、在空气中反应且只消耗氧气
C、燃烧有明显现象 D、生成物不是气体
②用甲、乙两套装置进行实验（红磷充足、装置不漏气）．红磷燃烧的化学方程式是　　　　　　，有关分析合理的是　　　　　　．
A、都只能在实验结束后，推得氮气是无色气体
B、甲中燃烧匙伸入集气瓶太慢，测得空气中氧气的体积分数将偏大
C、乙中的瘪气球可以防止燃烧放热使橡胶塞弹出
D、乙比甲更节约能源
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③利用乙装置实验时，先关闭弹簧夹，加热使红磷反应，待装置冷却至室温后打开弹簧夹．反应前后各数据及结论如下．
玻璃管中原有
空气的体积 注射器中气体的体积 结论
反应前 反应后
　　　　　　mL 40 mL 30 mL 氧气约占空气体积的五分之一
　
25．为粗略测定空气中SO2的含量，某学习小组设计了如图所示的实验装置进行实验： ( http: / / www.21cnjy.com )
【资料】
①室温下，碘的溶解度为0.029g．
②我国空气质量标准中SO2浓度限值（mg/m3）如下表；
一级标准 二级标准 三级标准
≤0.15 ≤0.50 ≤0.70
③SO2+I2=H2SO4+2HI
④SO2可以使酸性KMnO4溶液褪色
【实验步骤】
①检查气密性；②向C装置中加入1.0mL溶质质量分数为1.27×10﹣6 g/mL的碘水（ρ≈1.0g/mL），滴入2～3滴淀粉溶液；③打开弹簧夹　　　　　　（填“a”或“b”），关闭另一个弹簧夹，抽拉注射器吸取500mL空气，再开、闭相应弹簧夹，缓缓推气体进入C装置，重复上述操作多次．当C中溶液颜色　　　　　　时，停止推动注射器的活塞；④实验数据处理．
请回答下列问题
（1）完善步骤③的内容　　　　　　；　　　　　　．
检查装置气密性的操作是：　　　　　　，若　　　　　　，说明装置的气密性良好；
（3）实验时，C装置中原有蒸馏水对实验有无影响？　　　　　　（填“有影响”或“无影 响”）；
（4）在下列因素中，会使测定结果偏低的是　　　　　　
A．推动注射器活塞速率太快
B．长期放置的碘水溶质质量分数低于1.27×10﹣6 g/mL
C．抽取空气时，未抽满500mL
（5）以下试剂可以代替C装置中碘的淀粉溶液的是　　　　　　．
A．NaOH溶液 B．酸性KMnO4溶液 C．蒸馏水 D．酚酞试液
（6）工业上吸收SO2常用足量氨水（用 ( http: / / www.21cnjy.com )NH3 H2O表示），生成一种相对分子质量为116的盐，反应的化学方程式为　　　　　　．还可用石灰乳（Ca（OH）2悬浊液）吸收SO2获得副产品石膏，请补充完整该反应方程式：2SO2+O2+2Ca（OH）2+2H2O═2　　　　　　．
（7）该小组在同一地点进行了3次实 ( http: / / www.21cnjy.com )验，推动活塞次数记录如下表（每次抽气为500mL）．进行3次实验的目的是　　　　　　；综合3次实验数据分析：该测定地点的空气质量属于　　　　　　级标准（写出计算过程）
实验序号 1 2 3
推动次数 19 20 21
　
26．用来测定空气成分的方法很多， ( http: / / www.21cnjy.com )如图1所示的是用红磷在空气中燃烧的测定方法．待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，并且进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的五分之一．
请回答下列问题：
( http: / / www.21cnjy.com )
（1）集气瓶中剩余的气体主要是　　　　　　．
实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的，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2所示），你认为改进后的优点是　　　　　　．
　
　
参考答案
　
一、选择题（共18小题）
1．C 2．B 3．C 4．B 5．A 6． ( http: / / www.21cnjy.com )C 7．D 8．B 9．B 10．C 11．B 12．A 13．D 14．C 15．C 16．D 17．D 18．C
　
二、填空题（共5小题）
19．良好注射器的活塞向左移动8mL注射器的活塞先向右移动，然后向左移动12mL试管发生炸裂 20．4P+5022P2O5B不燃烧、不助燃、难溶于水、不与水反应等瓶内气压降低时，瓶塞被空气压入瓶中了一些 21．C浓厚的白烟五分之一红磷用量不足 22．4P+5O22P2O5③①②④1图1中实验比图2中实验误差大（或图1中实验操作不便）等 23．澄清石灰水，振荡澄清石灰水立刻变浑浊CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O将瓶中氧气耗尽方案二方案二的实验始终在密闭装置中进行，能保持瓶内气
体在反应前不发生改变A组采用排水取气法，部分二氧化碳溶解于水
　
三、解答题（共3小题）
24．BD4P+5O22P2O5BC50 25．b由蓝色变成无色b由蓝色变成无色关闭弹簧夹b，打开弹簧夹a，向左推注射器C中产生气泡，B中水倒流进入量筒，且得到水的体积等于注射器活塞推动的体积无影响ACBSO2+2NH3 H2O═（NH4）2SO3+H20CaSO4 2H2O取平均值，使测定结果更准确一 26．氮气红磷过少必须冷却到室温再读数装置漏气不用在瓶外点燃红磷，不会因插入不迅速而发生瓶内外气体交换，使测量不准确
　

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