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空气的成分和氧气 培优
1、如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，其中错误的有几个（ ）
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将红磷改成碳也能得到正确的实验结论 ⑤红磷熄灭后瓶内没有氧气了
A 1个 B 2个 C 3个 D 4个
2、某科学小组利用如图所示的实验装置测定空气中氧气的含量（部分固定装置已略去）。关于该实验下列说法，其中正确的有几个（ ）
①向烧杯中加水是为了提高烧杯内的温度 ②白磷燃烧会产生大量的烟雾 ③白磷的量不足，会使测定结果偏大 ④实验中可以观察到注射器的活塞会向左移动 ⑤若试管内净容积是50mL,反应后冷却至室温，活塞停止在40mL附近
A 1个 B 2个 C 3个 D 4个
3、为了测定能使带火星的木条复燃时氧气的最低含量是多少，课外活动小组的同学们进行了实验探究．他们设计的实验方案是先将氧气和空气按不同的体积比收集在集气瓶里．收集气体的装置如图．收集气体的方法是：在100mL集气瓶里装满水，塞紧胶塞并关闭活塞b，打开活塞a通入氧气，把瓶里的水排入量筒，当量筒内的水达到设定的体积后立即关闭活塞a，然后打开活塞b通入空气，把瓶里的水全部排入量筒．若要收集一瓶含氧气的体积分数约为60%的气体，则通入氧气的体积和通入空气的体积约是（ ）
A. 20mL和80mL B. 60mL和40mL C. 40mL和60mL D. 50mL和50mL
4、下列物质在空气中燃烧的现象描述正确的是( )
A.硫在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，生成具有刺激性气味的气体
B.蜡烛在空气中燃烧，火焰分三层，生成水和二氧化碳
C.铁丝在空气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体
D.红磷在空气中燃烧，产生大量白雾，放出热量
5、 对下列实验现象描述正确的是（ ）
A.红磷在氧气中燃烧产生大量的烟雾 B.木炭在氧气中燃烧发出白色的火焰
C.硫在氧气中燃烧有刺激性气味气体生成 D.铁在空气中燃烧，火星四溅
6、可燃物在密闭容器中燃烧能否耗尽氧气呢 查阅资料：空气中氧气的体积分数约为21%，当氧气体积分数达到50%左右可使带火星的木条复燃。小明利用图甲装置进行探究，测量氧气在容器中的体积分数随时间变化的曲线如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A.从图乙可以看出，实验室测定空气中氧气含量最好选择红磷，因为红磷着火点比较高，安全，且测得的值最精确
B.从图乙可以看出，铁也能在空气中燃烧消耗氧气
C.铁丝在充满纯氧的集气瓶中燃烧完，装置冷却后，打开瓶塞，进入空气，此时集气瓶内的气体能使带火星的木条复燃
D.上述实验发生反应都没有新物质生成属于物理变化
7、水是科学实验中的常用试剂，下列有关水在化学实验中的作用分析不正确的是（　 　）
A．吸收热量和吸收产生的二氧化硫，防止空气污染
B．通过测量进入集气瓶中水的体积测定氧气在空气中含量
C．供给铜片上白磷燃烧所需要的热量
D．为二氧化碳做反应物和溶剂
8、小东通过查阅资料,根据铁在空气中生锈的原理,设计了如右图所示的实验装置,来测定空气中氧气含量(装置中的饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈)。已知广口瓶的有效容积为242mL,实验8分钟后打开止水夹,水从烧杯流人广口瓶中的体积为48mL。下列说法错误的是（ ）
A. 该实验的不足之处在于实验前广口瓶底未放少量水
B. 通过分析本次实验数据,可知空气中暇气的体积分数约为19.8%
C. 若实验药品充足,时间足够长,可十分接近拉瓦锡实验的结果
D. 此实验可有效解决拉瓦锡实验中的汞污染问题
9、小乐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时刻后的一段时间内瓶内气压显著增加，其原因是白磷燃烧产生大量白雾
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．通过t2时刻瓶内的气压值，可以计算得出氧气约占空气质量的1/5
D．t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是气体的体积减小
10、下列各组混合气体，遇到明火会发生爆炸的是（ ）
A. CO、H2、CH4 B. H2、CO、CO2 C. CH4、CO、O2 D. N2、CO2、O2
11、下列说法，其中正确的有几个（ ）
①呼吸作用、食物腐烂、铁生锈都是缓慢氧化 ②燃烧是可燃物与氧气发生剧烈氧化反应 ③急速的燃烧一定发生爆炸 ④自燃是缓慢氧化引起的 ⑤白磷在空气中和在氧气中着火点不同 ⑥燃烧、自燃、缓慢氧化的共同点都是氧化反应并都有热量放出
A 1个 B 2个 C 3个 D 4个
12、某学生将燃着的镁条迅速伸入盛满CO2的集气瓶中，发现镁条在集气瓶中继续燃烧，反应结束后发现瓶内壁附着黑色颗粒，瓶底有白色物质。对此现象他作如下解释，其中不正确的是（ ）
A．CO2能支持某些可燃物燃烧 B．CO2一定不能支持燃烧
C．黑色物质可能是碳 D．白色物质可能是氧化镁
13、某兴趣小组以“探究空气中各成分性质”为主题开展项目式学习。
【项目】测定空气中氧气体积分数。
点燃红磷后立即塞紧瓶塞，并通过传感器记录瓶中气压、温度及氧气浓度随时间变化的情况，绘制成如图乙所示图象。分析并回答下列问题。
（1）写出红磷燃烧的文字表达式：　 　。
（2）根据图乙，小明认为：燃烧过程中，气体温度升高对气压的影响大于氧气减少对气压的影响。请说明他的依据：　 　
。
（3）根据图乙判断，t2时刻小明的操作是　 　。
14．某兴趣小组为测定空气中氧气的含量，设计如下方案：选用实际容积为40mL的试管作反应容器，将白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与实际容积为60mL的针筒且润滑性良好的注射器组成如图所示的实验装置（白磷所占体积、橡皮塞体积、导管内的气体体积均忽略不计），请分析并作答：
（1）【实验准备】
实验前注射器活塞位于20mL刻度处，打开弹簧夹，将活塞推至15mL刻度处，然后松开手。
若活塞未能返回至20mL刻度处，则说明　 　。
（2）【实验过程】
方法一：夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束并等到试管冷却后松开弹簧夹，若观察到活塞停留
在　 　刻度处，则证明氧气约占空气总体积的1/5。
（3）方法二：不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，活塞一开始向　 　（填“左”或“右”）移；充分反应直至燃烧结束，试管冷却，若观察到活塞停留在　 　刻度处，则证明氧气约占空气总体积的1/5。
（4）【实验分析】
在进行方法二中的实验时，发现活塞最终停留在12mL处，与预测结果相差较大，则导致此现象的错误操作可能为　 　。（写出一条即可）
15．某校科学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究：
为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证　 　。
⑴小组同学共同设计了如图所示的两套装置，你认为合理的是（填编号）　 　。
（分组实验）：在讨论的基础上，他们分组进行了实验。
（数据分析）：实验结束后，整理数据如下：（注：集气瓶容积为100mL）
组别 1 2 3 4 5 6
进入集气瓶中水的体积（mL） 20 21 19 20 22 18
⑵通过对实验结果的交流，大多数同学都验证出氧气约占空气体积的　 　。通过实验还可以推断集气瓶中剩余气体的物理性质是　 　。
（实验拓展）：
⑶之后同学们安装了气压检测装置，并绘制了集气瓶内压强变化的图像。如图，瓶内气压发生了很大的变化，BC段气压升高的原因是　 　，DE段进行了　 操作，使瓶内气压又回到大气压。
⑷以下操作有可能导致实验结果偏大的是　 　。
A.用木炭代替红磷做实验
B.点燃红磷后，没有迅速塞紧橡胶塞
C.装置气密性不好
D.实验开始时没有使用弹簧夹，待完全冷却后读数
16．某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（见图1）进行了大胆改进，设计图（Ⅱ）（选用容积为40mL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。请你对比分析下面图Ⅰ，图Ⅱ实验，回答下列有关问题：
（1）图Ⅰ实验中红磷要过量的原因为　 　。
（2）装置组合后，实验开始前需要进行　 。请说明方法：　 　。
（3）图Ⅱ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Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管。④读取注射器活塞的数据。正确的实验操作顺序是　 　（填序号）。
（4）图Ⅱ实验中，忘记将弹簧夹关闭就开始实验，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。
（5）其实在上述的实验中存在问题，人们在后续的研究中发现，其实红磷在氧气含量低于一定程度就会熄灭，所以测量结果理论上会偏　 　，同样人们还了解了当收集氧气时，氧气含量占集气瓶40%就复燃（空气占60%），请计算当氧气含量为　 　，木条复燃。
17．空气中氧气含量测定的再认识。
【查阅资料】
⑴白磷的着火点是40℃，红磷的着火点是240℃，两种物质的燃烧产物五氧化二磷是白色固体。
⑵铜与氧气在加热的条件下生成黑色固体氧化铜。
【经典赏析】教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图1）。该实验与图中另两个实验的原理相同，即通过物质和氧气反应生成固体使密闭容器内气压　 　（选填“增大”或“减小”），大气压将水压入，测出氧气的含量。
【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图2），测出的氧气体积分数明显偏小。请你参与探究：
【提出问题】造成误差的原因是什么？如何改进课本实验装置？
【猜想】
甲同学：可能是瓶内残留气体中还有氧气。
乙同学：可能是烧杯中的水倒流结束后，导管内有部分水滞留。
【交流与讨论】打开弹簧夹的时机很重要，　 　才可打开弹簧夹。
【探究与反思】为验证甲同学的猜想，将铜粉在残余气体中加热，观察到铜粉　 　，说明甲同学的猜想是合理的。
大家采用改进的实验装置（图3）进行实验，图3装置与图2相比，优点有：　 　。
18．某化学兴趣小组想亲身感受科学家的探究历程，他们选择了《空气中氧气含量的粗略测定》为探究内容。
（1）【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（如图1、图2），红磷燃烧的文字表达式为　 　。兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于21%。
（2）【实验改进】甲同学认为误差主要是由实验装置造成的，于是改用图3装置进行实验。
按图2装置实验，实验开始前应先进行的一步操作是　 　。实验中燃烧匙内盛放红磷的量必须　 　。
（3）按图3装置实验，点燃红磷的方式不同于图1，而是接通电源使电烙铁发热，点燃红磷后，断开电源。与图2装置相比，图3装置使用电烙铁可以减小实验误差，其原因是　 　。
（4）木炭不可代替红磷测定空气中氧气含量的原因是　 　。
19．燃烧着的蜡烛用扇子一扇就灭，细心的同学观察到“每次扇灭蜡烛时，都有一缕白烟从烛芯飘出”，这一现象让他对蜡烛熄灭的原因展开如下猜想：
猜想1：流动的空气使环境温度降低，低于石蜡的着火点；
猜想2：流动的空气使环境的氧气含量降低；
猜想3：流动的空气带走了主要的可燃物。
为此，他设计了相关实验，具体内容见下方表格：
组别 物质 着火点 实验操作 现象
①启动吹风机2秒 ②测量温度
1 燃烧的石蜡 60℃ 吹冷风 131℃ 熄灭后，立即将收集到的白烟通回蜡烛灯芯，蜡烛复燃
2 燃烧的石蜡 吹热风 193℃ 熄灭， 后续不做处理
3 燃烧的石蜡 吹热风 187℃ 熄灭后，立即将收集到的白烟通回蜡烛灯芯， 蜡烛复燃
4 燃烧的木炭 320℃ 吹冷风 452℃ 燃烧更旺盛
（1）有同学利用漏斗，倒扣盖灭燃烧的蜡烛，并收集蜡烛产生的白烟，如右图所示。在漏斗的导管口处可以点燃收集到的白烟，即可判断蜡烛熄灭后飘出的白烟　 　可燃物（选填“是”或“不是”）。
（2）某同学通过第　 　组可以否定猜想2，并认为流动的空气还可以为可燃物的燃烧及时补充氧气助燃。
（3）结合表中数据与现象，“蜡烛用扇子一扇就灭”的原因是　 　（请从燃烧需要满足的条件回答）。
20．如图甲和乙为某兴趣小组分别用红磷和铁粉除氧剂来测定空气中氧气体积分数的探究实验．其中红磷需要用酒精灯点燃后，再伸入集气瓶中．铁粉除氧剂直接涂抹在集气瓶壁，铁粉除氧剂中的其他成分不干扰实验．
（1）写出检查图甲所示装置气密性的具体操作　 　。
（2）图甲中红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开止水夹K，水能倒吸入集气瓶的原因是　 。
（3）实验结束后发现，两个集气瓶中的水量不同，于是借助数字传感器，测得图甲实验、图乙实验中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图丙、丁所示．请结合数据，从实验结果的精确度，说明选择哪种实验药品更为合理：　 　。
（4）由图丙中的数据计算得知，红磷燃烧后倒吸入水的体积约为集气瓶体积的1/10，而实际操作中发现进入的水量约为1/5，请分析可能的原因　 。
21．某探究小组在进行“燃烧需要什么条件”的活动中，将一个杯口涂凡士林的玻璃杯倒扣在一支点燃的蜡烛上，如图甲所示，一段时间后蜡烛熄灭。为探究蜡烛熄灭是因为氧气减少还是二氧化碳增多，小组同学分别进行下列实验。请回答：
实验1：如图乙所示，蜡烛在密闭容器中燃烧，用数字传感器测量容器内氧气和二氧化碳浓度的变化情况，得到图丙数据。
实验2：收集一瓶20%氧气和80%二氧化碳的混合气体，将点燃的蜡烛伸入瓶中。现象：蜡烛继续燃烧，没有立刻熄灭。
（1）玻璃杯口涂凡士林的目的是　 　。
（2）小明认为蜡烛熄灭的原因是因为氧气耗尽，你是否赞同他的观点，请说明理由：　
　 。
（3）通过实验2可以证明蜡烛熄灭是因为　 　（选填“氧气减少”或“二氧化碳增多”）。
22．小龙利用图甲装置测量空气中氧气的体积分数，并利用传感器实时测定，画出装置内的压强、温度和氧气体积分数随时间变化的趋势图（如图乙）。
甲 乙
（1）小龙连接装置后将导管伸入水中，用手捂住集气瓶，若观察到　 　，则装置气密性良好。
（2）为了减小图甲实验中的测量误差，以下方法可行的有____。（可多选）
A．反应结束后等充分冷却后再打开止水夹 B．使红磷在集气瓶中被点燃
C．反应前在集气瓶中加入少量的水 D．将装水的烧杯改为量筒
E．增加烧杯内水的体积 F．加入过量的红磷
（3）结合所学知识判断图乙中哪条曲线表示氧气体积分数随时间的变化趋势，并说明理由
。
23．某兴趣小组开展“测定空气中氧气体积分数”的探究实验。
【实验方案】
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上铁粉除氧剂（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。
【现象分析】
（1）实验1中红磷燃烧熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开K，水能倒吸入集气瓶的原因是　 　。
（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，　 　（选填“实验1”或“实验2”）的测定方法更准确。
（3）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　 。（写出一点即可）
（4）【拓展延伸】实验结束后，小明认为：只要有氧气存在，红磷的温度达到着火点时就能燃烧。请分析该结论是否正确，并说明理由。　 　
24．利用如图甲所示的装置可以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 p 用气体压强传感器测定，瓶内气压 p 随时间 t 的变化如图乙所示。已知：白磷着火点为 40℃，木炭着火点为 350℃。
（1）请根据图乙的图像，分析瓶内气压随时间如此变化的原因。
（2）若用足量的木炭代替白磷重复此实验，请在答题卷的坐标图上画出大致图像。
答案部分
1 B 2 B 3 D 4 A 5 C
6 C 7 C 8 A 9 D 10 C
11 D 12 B
13．（1）
（2）红磷开始燃烧时，放出热量造成装置内的气体体积受热膨胀，t1时刻前装置内的压强增大
（3）打开了止水夹
14．（1）装置漏气
（2）12
（3）右；8
（4）装置未完全冷却至室温就读数/白磷不足量/装置漏气
15. 过量
（1）A
（2）20%；8不溶于水
（3）红磷燃烧放出热量，使得集气瓶内温度升高了 打开止水夹
（4）BD
16．（1）充分消耗集气瓶中的氧气
（2）检查装置气密性；利用集气瓶内空气热胀冷缩原理进行检查；打开弹簧夹，用手握住集气瓶，若导管口有气泡证明装置气密性良好
（3）③①②④
（4）0mL
（5）小；52%
17. 减小；冷却至室温后；变黑色；实验结果更准确，更环保
18. （1）磷+氧气 五氧化二磷
（2）检查装置气密性；足量或过量
（3）改进后的装置无需打开瓶塞点燃红磷，避免瓶内空气外逸而造成实验误差
（4）木炭燃烧虽消耗氧气但生成二氧化碳，反应前后瓶内压强未发生明显变化
19. （1）是
（2）4
（3）移除蜡烛燃烧时的主要可燃物白烟。
21．（1）防止外界空气进入玻璃杯，干扰实验
（2）不赞同，由图丙数据可知，蜡烛熄灭后容器内还有氧气剩余
（3）氧气减少
22．（1）导管口冒出气泡
（2）A；B；D；F
（3）C，开始氧气被消耗了，体积分数下降，反应结束后打开止水夹，水进入集气瓶中，集气瓶中气体体积被压缩，氧气体积分数重新上升
23.（1）红磷燃烧消耗了氧气，瓶内气压减小
（2）实验2
（3）药品只与空气中的氧气反应（不与其他气体反应）或生成物不能是气体等
（4）不正确，在氧气含量低至8.6%时，红磷不能继续燃烧
24. （1）0～t1时间段瓶内气压基本不变是因为电加热装置在加热中，白磷的温度没有达到着火点，还没开始燃烧；
t1～t2时间段瓶内气压突然增大是因为白磷燃烧放热导致瓶内气压增大的幅度大于白磷燃烧消耗氧气导致瓶内气压减小的幅度；
t2～t3时间段瓶内气压减小是因为白磷燃烧消耗氧气、温度降低导致瓶内气压减小
t3时间点后气压保持80千帕不变是因为瓶内空气中氧气的体积分数为20%。
（2）
气压增大的起点在t1时间点后，过程中有起有落，不低于100千帕刻度线气压减小至不变时跟100千帕刻度线齐平

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