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测定空气里氧气含量的探究
一．科学探究题（共25小题）
1．某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验展开探究，请你参与。
【集体讨论】
（1）经讨论同学们认为，实验时选择的试剂既要能消耗氧气，又不与空气中的其他成分反应，而且生成物为固体。所以不能选择 　 　（填字母）。为了充分消耗容器中的氧气，试剂的用量应保证 　 　 。
A．蜡烛 B．红磷 C．硫粉
（2）小组同学共同设计了如图所示的A、B两套实验装置，你认为不合理的是 　 　（填字母）。为了确保实验成功，在装试剂之前应该先 　 　。
【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
【交流总结】
（3）通过对实验结果的交流，发现大多数同学都验证出氧气约占空气体积的 　 　，写出实验时发生反应的文字（或符号）表达式：　 　。
【拓展延伸】实验小组同学将足量白磷放在集气瓶中，白磷能发生缓慢氧化从而消耗氧气，并用压强传感器测定瓶中压强的变化，根据压强的变化来计算空气中氧气的含量，实验装置及数据采集如图C．（相同条件下，气体的压强与气体所占的体积成正比）
（4）在开始200s内压强增大，增大的原因是 　 　。
（5）用如图所示数据计算，用这种方法测得的空气中氧气的体积分数是 　 　（结果精确到0.1%）。
2．化学兴趣小组对“测定空气中氧气的含量”实验进行探究，并基于证据进行推理分析。
（一）氧气是参与“氧循环”的重要物质。
（1）若用图1装置测出空气中氧气体积分数小于，可能的原因是 　 　（答一点）。
（2）利用如图1装置测定空气中氧气含量并结合传感器技术，测得实验过程中容器内气体压强、温度的变化趋势如图2所示。请结合实验原理，解释BC段气体压强变化的原因 　 　。
（3）某同学进行如图3所示实验时发现，产物中有少许黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】①氧化镁为白色固体；②镁能与空气中的氮气反应生成黄色的氮化镁（Mg3N2）固体；③氮化镁可与水反应生成氨气。氨气的水溶液呈碱性。
【做出猜想】黄色固体为Mg3N2
【实验过程】进行图4实验。取燃烧产物于烧杯B中，加水，用大烧杯罩住小烧杯A和B。
【实验结论】观察到的现象：　 　，据此可推断燃烧产物中含氮化镁（Mg3N2）。
【反思交流】进行如图3所示实验时，在规范操作的前提下，该同学所测得的空气中氧气的体积分数 　 　（填“大于”、“小于”或“等于”）。
3．实验一：图1所示的是小明用红磷在空气中燃烧的测定方法。
实验过程如下：
第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。
第二步：点燃燃烧匙内的过量红磷，迅速伸入集气瓶中后并塞上橡皮塞。
第三步：待红磷熄灭后立即打开弹簧夹，发现烧杯中水被倒吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶内空气体积的1/5。
请回答下列问题：
（1）实验中红磷过量目的是 　 　；红磷燃烧的文字表达式 　 　。
（2）根据实验现象，得出的结论是 　 　。
（3）实验结束后瓶中剩余气体主要为氮气，在该实验中体现出氮气的性质有①　 　；②　 　。
（4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到集气瓶内空气体积的1/5，你认为导致这一结果的原因可能是①　 　；②　 　。
（5）小明同学查阅资料发现红磷燃烧生成的白烟是有毒的，会污染环境某同学对实验进行反思后，认为可以用木炭代替红磷实验较好，你认为 　 　（填“可行”或“不可行”），说出你的理由 　 　。
实验二：小华同学打算设计如下方案：选用实际容积为40mL的试管作为反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器组成如图2的实验装置。假设此实验能够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：（已知：在空气中，温度超过40℃，白磷就可以和氧气反应，且生成物与红磷和氧气反应的生成物相同。）
（1）实验前，打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明 　 　。
（2）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。可观察到注射器活塞停留在 　 　mL刻度处。
（3）若不使用弹簧夹，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。可观察到注射器活塞停留在 　 　mL刻度处。
（4）图1和图2两套测定装置相比较，图2装置的优点是 　 　（填序号）。
①防止空气污染
②减少误差，测定结果更准确
③便于直接读数
延伸：已知二氧化硫气体极易被氢氧化钠溶液吸收且生成物溶于水，图3是由红磷测氧气演变的装置，燃烧匙中放入足量硫。请问：
a．该装置 　 　（填“是”或者“否”）可以用于测定空气中氧气的体积含量；
b．该装置中气球的作用 　 　；
c．在打开弹簧夹之前先振荡集气瓶的目的是 　 　。
4．在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，小明进行了如下实验，将红磷盛放在燃烧匙内，点燃后立即插入集气瓶内并塞上胶塞。
（1）实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，生成固体，使瓶内 　 　减小，烧杯中水倒吸到集气瓶．由此可以得出氧气约占空气体积的 　 　；
（2）集气瓶中红磷燃烧的现象是：　 　；写出相关的符号表达式 　 　；
（3）红磷燃烧一段时间后自动熄灭了，你认为原因是 　 　；
（4）冷却后，松开止水夹，你观察到的现象为 　 　；
（5）结果发现测定氧气的体积分数低于21%，造成此结果的可能原因主要有 　 　（写出一点即可）；
（6）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，集气瓶冷却后打开弹簧夹
5．某化学兴趣小组同学们学习了“空气中氧气含量的测定”实验后，对实验进行了改进和拓展探究：
【实验回顾】图1是测定空气中氧气的含量的常规装置，请回答有关问题：
（1）红磷燃烧的化学方程式为 　 　。
（2）该实验的原理：红磷燃烧消耗了空气中的氧气，瓶内的气压 　 　（填“增大”或“减小”），烧杯中的水倒吸进入瓶内，进入瓶内水的体积就是被消耗的氧气的体积。
（3）该实验的结论为 　 　。
【实验改进】为了更好地测量实验数据，兴趣小组的同学用图2改进的装置进行实验。
（4）小明在实验过程中观察到固体的实验现象是 　 　；小气球在实验过程中的变化是 　 　（填“膨胀”“变瘪”或“先膨胀后变瘪”）。
（5）反应前测得具支试管中空气的体积为44mL，注射器中空气体积为36mL。实验结束后停止加热，待试管冷却至室温，将气球内的气体全部挤入注射器内，待注射器活塞稳定后，注射器内剩下气体的体积为24mL。本实验计算测得空气中氧气的体积分数为 　 　。
（6）实验结果与实际空气中氧气的含量相比偏小，可能的原因是 　 　（答一点即可）。
6．科学探究和证据推理是化学学科的核心素养。化学兴趣小组利用图1装置对“测定空气中氧气的含量”实验进行探究，并基于证据进行推理分析。
Ⅰ．氧气是参与“氧循环”的重要物质。
（1）用图1装置测出空气中氧气体积分数小于，可能的原因是 　 　。（答一点）写出该反应的文字表达式 　 　。
（2）利用图1装置测定空气中氧气含量并结合传感器技术，测得实验过程中容器内气体压强、温度的变化趋势如图2所示。请结合实验原理，解释引起DE段气体压强变化的操作是：　 　。
（3）已知：在空气中点燃石蜡，会生成水和二氧化碳等物质。图1中能否用足量石蜡替换红磷，请说明理由 　 　。
Ⅱ．用镁条测定空气中氧气的含量
某同学进行图4所示实验时发现，产物中有少许黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】①氧化镁为白色团体；
②镁能与空气中的氮气反应生成黄色的氮化镁固体；
③氮化镁可与水反应生成氨气；
④氨气易挥发，溶于水，使无色酚酞变红。
【做出猜想】黄色固体为氮化镁
【实验过程】
进行图5所示实验：取燃烧产物于烧杯B中，加入适量水，然后用大烧杯罩住烧杯A和B。
【实验结论】
（4）观察到的现象是 　 　，据此可推断燃烧产物中含氮化镁。
【反思交流】
（5）进行图4所示实验时，在确保规范操作的前提下，该同学所测得的空气中氧气的体积分数 　 　（填“大于”、“小于”或“等于”）五分之一。
【拓展延伸l】
已知白磷燃烧所需要的最低温度为40℃。锥形瓶内空气体积为230mL，注射器中水的体积为50mL，按图6所示连接好仪器，夹紧弹簧夹，先将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃。
（6）整个实验过程中，气球的变化是 　 　；待白磷熄灭后冷却至室温后打开弹簧夹，还可观察到注射器中的水自动喷射出来，原因是 　 　。
（7）若瓶内白磷和细沙的体积忽略不计，当注射器中的水还剩8.0mL时停止流下，根据该实验可得出空气中氧气的体积分数为 　 　。（结果保留一位小数）
【拓展延伸2】
“温控保鲜”和“气调保鲜”是两类食品保鲜技术。它们通过降低温度和改变气体成分，达到抑制储藏物细胞呼吸的目的。如图7所示是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。
（8）冰箱中常用的是“气调保鲜”，在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是 　 　（填“富氧空气”或“富氮空气”）。
（9）富氧空气中氧气和其他气体的体积比可能是 　 　（填母）。
A．1：3
B．1：4
C．1：5
D．l：6
7．空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。
资料：1.红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。
2.相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。
3.相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。
【史料研究】
二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的。
（1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是 　 　，产生该现象的原因是 　 　。
【设计与实验】
设计并利用图2装置测空气里氧气含量。
（2）主要步骤如下，正确的顺序为 　 　（填序号）。
①弹簧夹夹紧胶皮管
②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子
④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份
（3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 　 　。
【优化与实验】
同学们利用图2装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。
（4）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 　 　。
（5）图5中BC段压强增大，原因是 　 　。计算白磷消耗的氧气占空气体积的 　 　%（精确到0.01%）。
【反思与交流】
（6）图2实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是 　 　。
（7）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有 　 　（写一种）。
8．自然界并不缺少“镁”，化学兴趣小组以“镁”为研究对象展开探究。
【知识回顾】
（1）已知镁能与空气中的氧气发生反应，该反应的化学方程式 　 　。图1装置中细沙的作用是 　 　。
【提出问题】镁能测定空气中氧气的含量吗？
【实验探究】小新用图1装置进行实验，观察到镁条燃烧。待镁条熄灭、装置冷却至室温后打开弹簧夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的70%。
【实验分析】
（2）根据空气的组成，减少的气体不仅有氧气，还一定有 　 　（填化学式）。
【实验结论】不能用镁测定空气中氧气含量。
【拓展探究】小明发现久置的镁条上有一层灰黑色的“外衣”，这层灰黑色的外衣是什么物质呢？他叫来了小亮、小红一起进行了实验探究。
【做出猜想】小明认为可能是MgO；小亮认为可能是Mg2（OH）2CO3；小红认为可能是Mg（OH）2。
（3）小红认为小明的猜想是错误的，理由是 　 　。
【查阅资料】①Mg（OH）2受热分解产生两种氧化物。②Mg2（OH）CO2受热分解产生三种氧化物。
【继续探究】小亮进行如图2实验，发现试管口有液滴出现，澄清石灰水变浑浊，同时试管内生成白色固体。【实验讨论】
（4）根据质量守恒定律可知，加热后的产物分别为 　 　（填化学式）。
注意：若答对5～7题奖励3分，总分不超过40分
【创新探究】小亮同学又取过量钢粉设计图3装置进行实验，记录并处理数据见图4。
（5）实验过程中，气球是如何变化的 　 　。
（6）钢粉消耗的氧气占原来空气体积的 　 　%（精确到0.01%）。
（7）图4，E﹣D点所对应的时间内，装置内固体物质的质量 　 　（填“逐渐增大”“逐渐减小”“保持不变”）。
9．二百多年前，法国科学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。人们沿着科学家的足迹，对反应物进行了优化，用铜粉、红磷等物质进行实验，其原理是采用化学方法从混合气体中除去氧气，气体的减少量则为氧气的体积从而来测定空气中氧气的含量。
【实验一】加热铜粉测定空气中氧气的体积分数
小强同学用如图1所示的装置来测定空气中氧气的体积分数：已知硬质玻璃管的容积为40mL，反应前在注射器中留有30mL空气，给装有细铜粉的硬质玻璃管加热，同时缓慢推拉注射器活塞，至玻璃管内的铜粉在较长时间内无进一步变化时停止加热，待冷却至室温，将气球内的气体全部挤出，观察密闭系统内空气的体积变化情况。
（1）在实验前将硬质玻璃管右端用橡皮塞封住，然后将注射器活塞从30毫升处推至20毫升处，松开手后，若活塞仍能返回至30毫升处，说明 　 　。
（2）本实验中，小气球的作用是 　 　。
【实验二】加热红磷测定空气中氧气的体积分数
小亮同学用上图2所示实验装置测定空气中氧气的体积分数。先在玻璃管里加入适量水，使两边水位相平，再将左侧玻璃管剩余的容积分为5等份，做上记号。加热粗铜丝，燃烧匙内的红磷燃烧。请回答下列问题。
（3）写出该反应的文字表达式为 　 　。
（4）本实验中，左侧玻璃管观察到的现象是 　 　。
（5）小柳在做实验时，以下几种说法会导致结果偏小的是 　 　（填序号）。
①未等瓶内气体冷却至室温，就匆忙打开止水夹
②装置气密性不好
③用碳粉代替红磷进行实验
（6）拓展迁移：
已知：镁在氧气中燃烧生成氧化镁，在氮气中燃烧生成氮化镁（固体），能否用镁代替红磷测定空气中氧气的含量？并简要说明理由。答：　 　。
10．学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。
资料：1相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。
2相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。
3镁是一种比较活泼的金属，在空气中燃烧时可以与空气中的氧气、氮气（生成氮化镁）发生反应。
【史料研究】
二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的。
（1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是 　 　，产生该现象的原因是 　 　。
【设计与实验】
设计并利用图2装置测空气里氧气含量。
（2）主要步骤如下，正确的顺序为 　 　（填序号）。
①弹簧夹夹紧胶皮管
②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子
④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份
（3）图2红磷燃烧的文字表达式为 　 　。
（4）若红磷量不足可能会造成 　 　。
（5）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 　 　。
【优化与实验】
同学们利用图2装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。
（6）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 　 　。（写一条即可）
（7）图5中BC段压强增大，原因是 　 　，计算白磷消耗的氧气占空气体积的 　 　%（精确到0.01%）。
【反思与交流】
（8）结合资料1分析：图2实验水面未达到刻度“1”原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是 　 　。（写一条即可）
（9）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有 　 　（写一种）。
11．某校化学兴趣小组利用图甲装置进行“空气中氧气含量的测定”实验，反应结束后，冷却至室温，发现测量值远小于理论值。针对此结果该小组进行了如图探究。
【查阅资料】
a.铜能与空气中的氧气反应生成氧化铜
b.氧化铜能与稀硫酸反应生成蓝色的硫酸铜溶液。
c.铜与稀硫酸不反应。
【提出问题】是什么原因造成这个结果？
【猜想与假设】
小吴认为：可能是装置漏气；
小明认为：可能是铜粉的量不足导致装置内的氧气没有消耗完；
小周认为：可能是活塞与注射器内壁间的摩擦力过大。
【实验探究】
实验一：
（1）兴趣小组重新检查装置的气密性：始终保持左端注射器活塞在0刻度处；将右端注射器活塞从10mL拉动到20mL刻度处；松手后观察到 　 　，说明该装置的气密性良好。得出：小吴的猜想不正确。
实验二：
（2）实验过程中；反复推拉注射器的目的是 　 　。
（3）针对小明的猜想，兴趣小组取出实验后的固体；进行以下探究：
实验步骤 实验现象
取少量实验后固体粉末于试管中，加入足量的稀硫酸；加热。 固体部分溶解，溶液由无色变为蓝色
实验结论：小明的猜想 　 　（填“正确”或“不正确”）。
实验三：
针对小周的猜想，兴趣小组把塑料注射器换成玻璃注射器，并在内壁涂上润滑油来减小摩擦力。重新实验后，发现误差明显减小。得出：小周的猜想正确。
【拓展迁移】
（4）兴趣小组设计了利用如图A、B装置进行实验，实验时将白磷放入B中（100mL的玻璃注射器），并用橡胶塞密封，活塞停留在35mL处，再在A装置（250mL锥形瓶）中充满热水，将A装置放入其中，能观察到的现象是：白磷燃烧，　 　，活塞 　 　。
12．化学兴趣小组在完成“测定空气里氧气含量”（如图1）的实验后，想对该实验可选用的药品进行继续探究，他们进行了如下实验：
【回顾旧知】
（1）红磷燃烧产生的明显现象是 　 　。该反应的文字表达式为 　 　。
（2）该实验的原理：红磷燃烧消耗了空气中的氧气，瓶内的气压 　 　（填“增大”或“减小”）。烧杯中的水倒吸进入瓶内，进入瓶内水的体积就是被消耗的氧气的体积。
【提出问题】能不能用硫代替红磷测定空气中氧气的含量？
【查阅资料】相同条件下气体的压强与气体所占的体积成正比。
【设计与实验】
小组同学按图2装置进行实验，分别将红磷、硫放入集气瓶中燃烧，采集数据如图3、图4（注：装置气密性良好，P0是瓶内初始气压，P1和P2是反应结束恢复到室温时瓶内的气压）。
【问题与现象分析】
（3）开始反应时瓶内压强瞬间变大的主要原因是 　 　。
（4）图4中，P0与P2几乎相等是因为 　 　。
（5）由实验可知，　 　（填“能”或“不能”）用硫代替红磷测定空气中氧气的含量。
（6）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图所示）。改进装置的优点是 　 　。（答一点即可）
13．科学探究与实践是初中化学必须具备的核心素养之一。某校化学兴趣小组对空气中氧气含量的测定进行了如下实验探究和再认识。
【经典赏析】
（1）拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（装置如图1），通过该实验拉瓦锡得出了空气是由氧气和 　 　（填物质名称）组成的，其中氧气约占空气总体积的。
【实验探究】同学们按照图2所示装置，进行了分组实验。
【数据分析】实验结束后，同学们整理数据如下。（注：集气瓶中空气体积为100mL）
组别 1 2 3 4 5
进入水的体积/mL 20 21 19 20 22
（2）请选择其中一组数据，计算空气中氧气的含量：　 　（写出计算过程）。
（3）通过实验还可以推断出集气瓶中剩余气体的性质是 　 　（写1条）。
【实验改进】某兴趣小组利用气压传感器测定红磷燃烧时集气瓶内气压变化情况，实验装置如图3所示。点燃红磷后，立即将燃烧匙伸入集气瓶中并塞紧瓶塞，待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。测得集气瓶内气压的变化情况如图4。
（4）下列说法错误的是 　 　（选填序号）。
A．BC段气压增大的主要原因是红磷燃烧放热
B．若用木炭代替红磷完成此实验，集气瓶内的气压变化趋势与图乙基本一致
C．CD段气压减小的主要原因是集气瓶内的氧气不断被消耗
D．DE段气压增大的主要原因是烧杯中的水进入集气瓶
（5）实验室分别用足量红磷（曲线ab）和白磷（曲线ac）燃烧测定密闭容器内空气中氧气的含量，实验过程中用氧气传感器测得密闭容器内氧气含量随时间的变化如图所示。分析可知，红磷燃烧消耗氧气的能力 　 　（填“大于”“小于”或“等于”）白磷，燃烧红磷的方法不能准确测定密闭容器内空气中氧气含量的原因是 　 　。
14．实验室常用红磷燃烧的方法测制定空气中氧气的含量，如图1所示。
（1）写出红磷燃烧的文字表达式 　 　。
某兴趣小组用该方法法测出的数据如表所示：
实验前的体积 实验后的体职
集气瓶内空气 烧杯内蒸馏水 烧杯内剩余蒸馏水
120mL 100mL 80mL
（2）请计算出空气中氧气的体积分数 　 　（保留小数点后一位）。
某校学生对上述实验装置进行了改进，利用下列装置来探究磷单质在空气中燃烧后氧气浓度变化情况。
【提出问题】
足量红磷在密闭的四颈平底烧瓶内燃烧熄灭后，容器中是否还有氧气剩余？
【猜想假设】
猜想①：有氧气剩余
猜想②：无氧气剩余
【实验验证】
该小组同学按图2组装好实验装置，利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷，红磷燃烧直至熄灭：待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔照射，白磷居然还能被点燃并继续燃烧。图3是从开始实验到最后白磷熄灭装置冷却后的整个实验过程中，用氧气传感器测量容器内氧气含量变化的曲线图。
（3）请你解释曲线DE段氧气含量变化的主要原因是 　 　。
【实验结论】根据上述实验得出结论如下：
（4）结论1：猜想填 　 　（“①”或“②”）正确。
结论2：用“燃磷法”测定空气中氧气含量时，选择 　 　（填“红磷”或“白磷”）更合适。
15．实验是科学探究的重要方法，让我们一起再认识空气中氧气含量的探究实验。
【实验回顾】兴趣小组的同学利用课本中的实验方案（如图1）探究空气中氧气的含量，红磷燃烧的实验现象为 　 　，反应的文字表达式为 　 　。
【分析原因】多次实验后发现集气瓶内上升的水面始终小于瓶内原有空气体积的，原因可能是红磷量不足，或 　 　（填一种）。
【提出问题】足量的红磷燃烧能否耗尽空气中的氧气？
【查阅资料】白磷能与氧气发生反应，生成物为五氧化二磷。
【设计实验】为了验证兴趣小组同学提出的问题，兴趣小组的同学又利用图2装置进行实验（红磷和白磷均过量）。他们利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷，红磷被点燃。待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔照射，白磷被点燃。测得实验过程中容器内氧气浓度变化曲线如图3所示。
【数据分析】图3中 　 　（填字母）点时红磷燃烧熄灭；曲线DE段氧气浓度变化的主要原因为 　 　。
【实验结论】红磷燃烧 　 　（选填“能”或“不能”）耗尽空气中的氧气。
【反思拓展】甲同学认为应该将集气瓶液面上方空间分为5等份，并加以标记。乙同学认为没有必要，理由是 　 　。
16．某化学兴趣小组欲用家用制氧机制取“富氧空气”并开展相关探究。
【实验测定】测定“富氧空气”中氧气的含量“沸石分子筛”能将氮气等分子吸附，是家用制氧机的关键部件。通过控制按钮，利用变压吸附技术，获得不同浓度的富氧空气，图1为该制氧过程的示意图。
（1）实验前，用排水法（如图2）收集一瓶“富氧空气”。用图3装置测定“富氧空气”中氧气的含量（集气瓶中“富氧空气”体积为100mL，底部残留少量水，燃烧匙内有足量红磷），操作如下：
Ⅰ.往量筒内加入适量水，读出量筒内水的体积为V1＝60mL。
Ⅱ.用电点火装置点燃红磷，充分反应。
Ⅲ.冷却至室温后打开止水夹，待右侧量筒内液面不再变化时，排出气球中的气体，调节两边液面在同一水平面上，读出量筒内水的体积为V2＝33mL。
①操作Ⅱ中红磷燃烧的文字（或符号）表达式 　 　。
②红磷燃烧的主要现象为 　 　。
③本次实验测得“富氧空气”中氧气的体积百分含量为 　 　。
【拓展延伸】“气调保鲜”是一种食品保鲜技术，它通过改变气体成分，达到抑制储藏物细胞呼吸的目的。如图是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。
（2）冰箱中常用的是“气调保鲜”，在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是 　 　（填“富氧”或“富氮”）空气，这一保鲜原理主要是利用 　 　。
（3）富氧空气中氧气和其他气体的体积比可能是 　 　（填字母序号）。
A.1：2
B.1：3
C.1：5
D.1：6
17．某兴趣小组同学用红磷测定空气中氧气的含量，实验结束后对集气瓶中是否还含有氧气产生质疑，设计如图1所示装置探究燃烧后氧气浓度的变化情况。
【提出问题】足量红磷在密闭的容器内燃烧熄灭后，容器中是否有氧气剩余？
【作出猜想】猜想一：有氧气剩余；猜想二：无氧气剩余。
【实验验证】该小组同学按图1组装好实验装置，利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷，红磷燃烧直至熄灭；待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔照射，白磷居然也被点燃。
（1）激光笔的作用是 　 　。
（2）红磷燃烧产物（P2O5）与瓶底的水发生化合反应生成磷酸（H3PO4），写出该反应的化学方程式 　 　。
【实验结论】
（3）根据上述实验现象，得出的结论是：猜想 　 　正确。
（4）燃烧法“测定空气中氧气含量”时，选择 　 　（填“红磷”或“白磷”）更合适。
【拓展延伸】
（5）图2是该小组同学从开始实验到最后装置冷却后的整个实验过程中，用传感器测量容器内氧气浓度变化的曲线图。在图2中 　 　（填字母序号）点时红磷燃烧熄灭；白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为 　 　段（用图2中字母表示）。
【实验改进】为提高测定空气中氧气含量实验的精确度，化学兴趣小组又对实验进行了创新改进。
①取一根玻璃管用橡皮塞将一端密封；
②将食品脱氧剂粉末迅速装入玻璃管，立即向管口注入一滴水将玻璃管密封，水滴的下端标为A，弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密，脱氧剂的上端标为O，如图3甲所示；
③水平滚动玻璃管，使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中，静置至水滴不再移动时，水滴的右端标为B，如图3乙所示；
④测量出AO段和AB段的长度，将数据记录在表格中。
实验 AO/mm AB/mm
数据 500.0 104.5
（6）根据表格中的实验数据，可知空气中氧气含量为 　 　（用百分数表示）。
（7）实验步骤②中，弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密的目的是 　 　。
（8）实验步骤③中，若没有将食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中，会导致实验结果 　 　（选填“偏大”或“偏小”或“不变”）。
18．化学兴趣小组对空气中氧气含量的测定进行了如下实验探究和再认识。
【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。
（1）按如图所示连接仪器，实验开始前应先 　 　，写出红磷燃烧的符号表达式 　 　。
（2）集气瓶里预先装进的水，除了吸收生成物防止污染空气，还起到的作用 　 　。
（3）对该实验认识正确的是 　 　。
A.红磷燃烧产生大量白烟，放出热量
B.红磷熄灭并冷却至室温后，再打开止水夹
C.在实验过程中止水夹未夹紧胶皮管，会导致测定空气中氧气体积含量偏小
D.该实验可说明氮气难（或不易）溶于水
【探究一】为了防止在集气瓶外点燃红磷造成空气污染，保证测定结果的准确，已知白磷40℃即可燃烧，于是改进装置（图3）重新探究。
（4）按图连好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃，瓶内气压用气体压强传感器测定，其变化如图4所示。从瓶内气压达到最高点直至t2时刻，引起曲线压强减小的因素是 　 　。
【查阅资料】燃烧过程中当氧气体积分数低于8%左右时，红磷就无法继续燃烧，当氧气体积分数低于3%左右时，白磷就无法继续燃烧，因此测定的结果与理论值误差较大。已知铁生锈是与空气中的氧气和水发生缓慢氧化的过程。
【探究二】根据铁生锈的原理，探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量。
【实验1】如图5所示，第一天现象不明显，通过长达7天的测定，计算得出空气中氧气含量为19.1%。
【实验2】如图6所示，8分钟后测得的数据如下表所示。
实验前的体积 实验后的体积
集气瓶内空气 烧杯内蒸馏水 烧杯内剩余蒸馏水
130.0mL 90.0mL 63.6mL
（5）根据表中的数据计算，改进实验后测得空气中氧气体积分数是 　 　（计算结果精确到0.1%）
（6）通过对比发现铁粉可比铁丝更加快速地完成实验，你认为可能的原因是 　 　。（写一点）
【反思与评价】
（7）结合实验结果和生活经验，写一条防止生活中铁制品生锈的方法：　 　。
19．某课外小组用如图装置进行实验探究。
【查阅资料】铁粉与氧气和水分同时接触一段时间会生锈，活性炭和电解质溶液会加快铁粉锈蚀速率。
Ⅰ．测定空气中氧气的含量
【进行实验】
①加入适量水，调节两管液面相平，左管液面距上胶塞底面20cm，标记液面起始位置，将液面上方空间5等分。
②滤纸袋用5.8%的NaCl溶液润湿，将2.0g铁粉和2.5g活性炭粉混合均匀，黏附在滤纸袋内表面，固定在胶塞下方，塞紧胶塞。
③当液面不再变化后，调节右管高度，使液面保持相平。
【解释与结论】
（1）实验中左管液面逐渐上升，其原因是 　 　。
（2）能说明氧气约占空气体积的实验现象是 　 　。
Ⅱ．探究影响铁粉消耗氧气速率的因素
【进行实验】
根据下表条件，按照实验Ⅰ操作进行8个实验，其中铁粉和活性炭粉总质量均为4.5g，记录24h时的实验结果。
实验序号 铁粉和活性炭粉质量比 电解质溶液的种类 电解质溶液的浓度/% 左管液面上升的高度/cm
① 1：2 NaCl 5.8 1.9
② 2：1 NaCl x 2
③ 3.5：1 NaCl 5.8 2.1
④ 8：1 NaCl 5.8 1.6
⑤ 3.5：1 NaCl 2.9 1.8
⑥ 3.5：1 NaCl 11.6 1
⑦ 3.5：1 Na2SO4 5.8 1.5
⑧ 3.5：1 NH4Cl 5.8 3.6
【解释与结论】
（3）②中x为 　 　。
（4）①～④的目的是 　 　。
（5）根据上述实验，不能得到“在铁粉和活性炭粉质量比、电解质溶液的种类等其他条件相同时，电解质溶液的浓度越大，铁粉消耗氧气的速率越快”的结论，依据的是 　 　（填实验序号）。
（6）由③⑦⑧得到的结论是 　 　。
【反思与评价】
（7）能用铁粉代替红磷测定空气中氧气的含量，原因是 　 　。
20．空气中含有多少氧气呢？化学兴趣小组进行了如下几种探究。
（1）利用图1装置测空气里氧气含量，实验开始前集气瓶中需装有少量的水的原因是 　 　，点燃红磷后观察到的实验现象是 　 　，实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 　 　。
（2）利用该装置得出瓶内气体压强变化曲线如图2所示，该过程中BC段压强突然增大的原因可能是 　 　。
（3）该小组同学想用镁代替红磷进行该实验，查阅资料后发现镁在燃烧时能与氧气和氮气同时反应，均生成固体物质，若用镁代替红磷进行实验，得到的结果会 　 　（填“大于”、“等于”或“小于”）五分之一。
（4）小组同学在完成了上述实验之后，对实验进行改进，如图3所示，请回答：
①实验前，打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至0mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明装置气密性 　 　（填“良好”或“不好”）。
②检验气密性良好后，先将注射器活塞前沿调整到20mL刻度处，打开弹簧夹，用酒精灯加热白磷后冷却至室温，整个反应过程中观察到活塞先 　 　移动，再 　 　移动。（填“向左”、“向右”或“不”）
21．空气是一种宝贵的资源，其中含有多种气体。某校化学小组同学对此产生了浓厚的兴趣，他们对空气的组成成分及其用途、制取、保护等展开了项目式问题探究。
任务一：空气的组成和用途
（1）空气的组成成分中，通电时能发出不同颜色的光的气体是 　 　。
（2）空气中体积分数约为0.03%且能供给植物光合作用的气体是 　 　。
任务二：氧气的制取
【提出问题】
（3）实验室用过氧化氢溶液制取氧气的化学反应原理是什么？　 　（用文字表达式表示）。
【进行实验】如下所示：
（4）
实验步骤 实验现象 实验结论
①将过氧化氢溶液和二氧化锰加入到锥形瓶中 锥形瓶中观察到的实验现象：　 　 过氧化氢分解产生的气体是氧气
②将带有火星的木条伸入集气瓶中 观察到的现象：　 　
【反思评价】
（5）上述实验中二氧化锰的作用是 　 　。相比较高锰酸钾制取氧气，实验室用过氧化氢制取氧气的优点是 　 　。
任务三：保护空气
（6）为了保护空气，提高空气质量，打好蓝天保卫战，作为中学生，可以采取什么措施？　 　。
22．空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。
资料：
①红磷、白磷都与氧气反应生成五氧化二磷。
②相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。
③相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。
【史料研究】
二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置得出空气是由氧气和氮气组成的结论。
（1）拉瓦锡把汞放在密闭容器里连续加热12天，发现一部分银白色的液态汞变成红色粉末，同时观察到玻璃钟罩内的现象是 　 　。
（2）设计并利用图2装置测空气里氧气含量。
红磷的作用是 　 　，烧杯中水的作用是 　 　。
（3）同学们利用图2装置实验，水面未上升到刻度“1”。可能的原因是 　 　。
小组同学对图2实验完毕后集气瓶中是否还含有氧气产生疑问，于是同学们设计了如图甲所示的装置来探究磷在空气中燃烧后氧气浓度的变化情况。
【进行实验】
该小组的同学按图甲组装好实验装置（试剂均足量），利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷，红磷燃烧直至熄灭；待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔照射，白磷也被点燃。
（4）高能激光笔的作用是 　 　。
（5）红磷的燃烧产物与瓶底中热水发生反应生成磷酸，其反应的文字表达式为 　 　；该反应的基本反应类型是 　 　。
【实验结论】
（6）用红磷燃烧的方法 　 　（填“能”或“不能”）比较准确地测定空气中氧气的含量，理由是 　 　。
【拓展延伸】
如图乙所示为该小组的同学从开始实验到最后装置冷却的整个实验过程中，用氧气传感器测量容器内氧气浓度变化的曲线图。
（7）在图乙中，　 　（填“A”“B”“C”“D”或“E”）点时红磷熄灭，白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为 　 　段（填字母）。
（8）兴趣小组分析对比曲线BC段和DE段，得出了“不同物质燃烧，需要的氧气的浓度不一样”的结论。同学们由此联想到教材里的一个实验：　 　（填物质名称）在空气中不能点燃，但在氧气中能点燃并剧烈燃烧。
23．实验室常用红磷燃烧的方法测制定空气中氧气的含量，如图所示。
（1）写出红磷燃烧的化学方程式 　 　。
（2）某兴趣小组用该方法测出的数据如下表所示：
实验前的体积 实验后的体积
集气瓶内空气 烧杯内蒸馏水 烧杯内剩余蒸馏水
120mL 100mL 80mL
请计算出空气中氧气的体积分数 　 　（保留小数点后一位）。某校学生对上述实验装置进行了改进利用下列装置来探究磷单质在空气中燃烧后氧气浓度变化情况。
【提出问题】足量红磷在密闭的四颈平底烧瓶内燃烧熄灭后，容器中是否还有氧气剩余？
【猜想假设】猜想①：有氧气剩余；猜想②：无氧气剩余
【实验验证】该小组同学按图1组装好实验装置，利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷，红磷燃烧直至熄灭：待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔照射，白磷居然还能被点燃并继续燃烧。图2是从开始实验到最后白磷熄灭装置冷却后的整个实验过程中，用氧气传感器测量容器内氧气含量变化的曲线图。
（3）请你解释曲线DE段氧气含量变化的主要原因是 　 　。
【实验结论】
（4）根据上述实验得出结论如下：
结论1：猜想 　 　（“①”或“②”）正确。
结论2：用“燃磷法”测定空气中氧气含量时，选择 　 　（填“红磷”或“白磷”）更合适。
24．空气中氧气含量测定的再认识。
【实验回顾】
（1）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1），写出红磷燃烧的文字表达式①　 　。如果红磷的量不足，会导致测定的空气中氧气含量结果②　 　（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【原理应用】
（2）某兴趣小组甲同学用家用制氧机（如图2）制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究。家用制氧机的工作原理是用分子筛分离空气获得氧气，分子筛是一种内部分布有均匀微小孔径的固体，通过特制的分子筛把空气中的氧分子吸入孔穴而与其它分子分离。该方法制得的氧气浓度如何？
兴趣小组同学设计了如图3所示装置来测定氧气的含量。
请将下列实验步骤补充完整：
Ⅰ③　 　。
Ⅱ加入药品，将装置连接固定。
Ⅲ打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体，露出白磷后，关闭止水夹a和b，此时，A中水进入到B中，测得B中水的体积由0mL上升至VmL。
Ⅳ用凸透镜聚光引燃白磷，白磷燃烧，一段时间后熄灭。
Ⅴ待④　 　后，打开弹簧夹b。B中水倒吸进入到A中，测得量筒中水的体积变为V2mL。
Ⅵ计算小组同学所带气体中氧气的体积分数。
（3）经测定V1＝210mL、V2＝50mL，则小组同学所带气体中氧气的体积分数为⑤　 　%（精确到0.1%）。
（4）下列有关这个实验的说法中，正确的有⑥　 　。
A.步骤Ⅲ中，若仰视量筒读数会使测得的V1数值偏低
B.若装置气密性不好，会使测得甲同学所带气体中氧气的含量偏高
C.与图1相比，图3装置的优点有：误差减小和污染减少
【实验创新】通过数字化仪器进行空气中氧气含量的测定，密闭容器内的氧气含量和压强变化曲线如图4所示，横坐标为时间（单位：秒）。在900秒时打开止水夹。压强在100秒﹣200秒时变大的原因是⑦　 　。
25．某化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究：
（1）同学们进行讨论后认为，选择的药品既要能消耗氧气，又不会跟空气中的其他成分反应，而呈生成物为固体．他们应该选择　 　（填编号）．
A．蜡烛 B．红磷 C．铁丝
为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证　 　．
（2）小组同学共同设计了如图的两套装置，你认为合理的是　 　（填编号）．为了确保实验的成功，在装药品之前应该　 　．
讨论后他们分组进行了实验．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
进入集气瓶中的体积/mL 20 21 19 20 22 18
（3）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性质是　 　．
（4）小组的同学做完实验后又尝试用木炭重新做了以上实验，发现水几乎没有进入集气瓶．经讨论，同学们一致认为如果事先在集气瓶内注入少量　 　溶液来吸收　 　气体，实验也能取得较好的效果．
测定空气里氧气含量的探究
参考答案与试题解析
一．科学探究题（共25小题）
1．某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验展开探究，请你参与。
【集体讨论】
（1）经讨论同学们认为，实验时选择的试剂既要能消耗氧气，又不与空气中的其他成分反应，而且生成物为固体。所以不能选择 　AC　（填字母）。为了充分消耗容器中的氧气，试剂的用量应保证 　足量　 。
A．蜡烛 B．红磷 C．硫粉
（2）小组同学共同设计了如图所示的A、B两套实验装置，你认为不合理的是 　B　（填字母）。为了确保实验成功，在装试剂之前应该先 　检查装置气密性　。
【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
【交流总结】
（3）通过对实验结果的交流，发现大多数同学都验证出氧气约占空气体积的 　五分之一　，写出实验时发生反应的文字（或符号）表达式：　红磷+氧气五氧化二磷或P+O2P2O5　。
【拓展延伸】实验小组同学将足量白磷放在集气瓶中，白磷能发生缓慢氧化从而消耗氧气，并用压强传感器测定瓶中压强的变化，根据压强的变化来计算空气中氧气的含量，实验装置及数据采集如图C．（相同条件下，气体的压强与气体所占的体积成正比）
（4）在开始200s内压强增大，增大的原因是 　反应放热，气体膨胀，压强增大　。
（5）用如图所示数据计算，用这种方法测得的空气中氧气的体积分数是 　19.7%　（结果精确到0.1%）。
【分析】红磷燃烧能够消耗空气中的氧气，氧气消耗后，容器中的气压减小，在外界大气压作用下，水进入容器，进入容器中的水的体积即为容器中空气中的氧气体积，进一步可以计算出空气中氧气的含量。
白磷燃烧能够消耗空气中的氧气，氧气消耗后，容器中的气压减小，在外界大气压作用下，容器内体积减小，减少的体积即为容器中空气中的氧气体积，进一步可以计算出空气中氧气的含量。
【解答】解：（1）蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，红磷燃烧生成五氧化二磷，硫燃烧生成二氧化硫，不能用于该实验；
为了充分消耗容器中的氧气，试剂的用量应保证足量。
（2）A、B两套实验装置，为了充分消耗氧气，应该将燃烧匙伸到集气瓶底部，所以不合理的是B；
为了确保实验成功，在装试剂之前应该先检查装置的气密性。
（3）过实验数据分析：氧气约占空气体积的五分之一；
红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：，符号表达式为：P+O2P2O5。
（4）白磷燃烧放热，则装置中的温度升高，压强增大。
（5）由于相同条件下，气体的压强与气体所占的体积成正比，则可知空气中氧气的体积分数是。
故答案为：（1）AC；足量。
（2）B；检查装置气密性。
（3）五分之一；红磷+氧气五氧化二磷或P+O2P2O5。
（4）反应放热，气体膨胀，压强增大。
（5）19.7%。
【点评】可以用来测定空气中氧气含量的物质应该具备的条件是：能和空气中的氧气反应，生成物是固体，不能和空气中的其它物质发生化学反应。
2．化学兴趣小组对“测定空气中氧气的含量”实验进行探究，并基于证据进行推理分析。
（一）氧气是参与“氧循环”的重要物质。
（1）若用图1装置测出空气中氧气体积分数小于，可能的原因是 　红磷的量不足或装置漏气或未冷却到室温就打开弹簧夹　（答一点）。
（2）利用如图1装置测定空气中氧气含量并结合传感器技术，测得实验过程中容器内气体压强、温度的变化趋势如图2所示。请结合实验原理，解释BC段气体压强变化的原因 　红磷燃烧消耗氧气且温度逐渐恢复至室温　。
（3）某同学进行如图3所示实验时发现，产物中有少许黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】①氧化镁为白色固体；②镁能与空气中的氮气反应生成黄色的氮化镁（Mg3N2）固体；③氮化镁可与水反应生成氨气。氨气的水溶液呈碱性。
【做出猜想】黄色固体为Mg3N2
【实验过程】进行图4实验。取燃烧产物于烧杯B中，加水，用大烧杯罩住小烧杯A和B。
【实验结论】观察到的现象：　B烧杯中产生气泡，A烧杯中滴有酚酞的蒸馏水变红　，据此可推断燃烧产物中含氮化镁（Mg3N2）。
【反思交流】进行如图3所示实验时，在规范操作的前提下，该同学所测得的空气中氧气的体积分数 　大于　（填“大于”、“小于”或“等于”）。
【分析】（1）根据造成测得的氧气体积分数偏小的可能原因有红磷的量不足、装置漏气、未冷却到室温就打开弹簧夹来分析解答；
（2）根据红磷燃烧消耗氧气且温度逐渐恢复至室温来分析解答；
（3）【实验结论】根据氨气易挥发，溶于水形成氨水，氨水呈碱性，能使酚酞溶液变红色来分析解答；
【反思交流】根据镁燃烧不仅消耗集气瓶中的氧气，镁还能与氮气反应生成氮化镁来分析解答。
【解答】解：（1）若用图1装置测出空气中氧气体积分数小于，可能的原因是红磷的量不足、装置漏气、未冷却到室温就打开弹簧夹等；
（2）装置中红磷燃烧，消耗氧气，气体体积减少，压强减小，冷却至室温，温度降低，气体压强减小，则BC段气体压强变化的原因是红磷燃烧消耗氧气且温度逐渐恢复至室温；
（3）【实验结论】氮化镁能和水反应生成氨气，氨气易挥发，溶于水形成氨水，氨水呈碱性，能使酚酞溶液变红色，则观察到B烧杯中产生气泡，A烧杯中滴有酚酞的蒸馏水变红，说明燃烧产物中含氮化镁；
【反思交流】镁燃烧不仅消耗集气瓶中的氧气，镁还能与氮气反应生成氮化镁，则该同学所测得的空气中氧气的体积分数大于。
故答案为：（1）红磷的量不足或装置漏气或未冷却到室温就打开弹簧夹；
（2）红磷燃烧消耗氧气且温度逐渐恢复至室温；
（3）【实验结论】B烧杯中产生气泡，A烧杯中滴有酚酞的蒸馏水变红；
【反思交流】大于。
【点评】合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础。
3．实验一：图1所示的是小明用红磷在空气中燃烧的测定方法。
实验过程如下：
第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。
第二步：点燃燃烧匙内的过量红磷，迅速伸入集气瓶中后并塞上橡皮塞。
第三步：待红磷熄灭后立即打开弹簧夹，发现烧杯中水被倒吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶内空气体积的1/5。
请回答下列问题：
（1）实验中红磷过量目的是 　使集气瓶中的氧气完全反应　；红磷燃烧的文字表达式 　磷+氧气五氧化二磷　。
（2）根据实验现象，得出的结论是 　氧气约占空气体积的五分之一　。
（3）实验结束后瓶中剩余气体主要为氮气，在该实验中体现出氮气的性质有①　难溶于水　；②　不燃烧也不支持燃烧　。
（4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到集气瓶内空气体积的1/5，你认为导致这一结果的原因可能是①　装置漏气　；②　红磷的量不足　。
（5）小明同学查阅资料发现红磷燃烧生成的白烟是有毒的，会污染环境某同学对实验进行反思后，认为可以用木炭代替红磷实验较好，你认为 　不可行　（填“可行”或“不可行”），说出你的理由 　木炭燃烧生成二氧化碳气体瓶内气压几乎不变，水不会倒流　。
实验二：小华同学打算设计如下方案：选用实际容积为40mL的试管作为反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器组成如图2的实验装置。假设此实验能够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：（已知：在空气中，温度超过40℃，白磷就可以和氧气反应，且生成物与红磷和氧气反应的生成物相同。）
（1）实验前，打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明 　装置气密性良好　。
（2）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。可观察到注射器活塞停留在 　12　mL刻度处。
（3）若不使用弹簧夹，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。可观察到注射器活塞停留在 　8　mL刻度处。
（4）图1和图2两套测定装置相比较，图2装置的优点是 　①②③　（填序号）。
①防止空气污染
②减少误差，测定结果更准确
③便于直接读数
延伸：已知二氧化硫气体极易被氢氧化钠溶液吸收且生成物溶于水，图3是由红磷测氧气演变的装置，燃烧匙中放入足量硫。请问：
a．该装置 　是　（填“是”或者“否”）可以用于测定空气中氧气的体积含量；
b．该装置中气球的作用 　调节装置内的气压　；
c．在打开弹簧夹之前先振荡集气瓶的目的是 　使二氧化硫被氢氧化钠充分吸收　。
【分析】测定空气中氧气含量的原理：红磷或白磷燃烧消耗氧气，装置中的气体减少，压强减小，冷却后打开弹簧夹，则会有水或空气进入，且进入的水或空气的体积为消耗的氧气的体积。
【解答】解：实验一：（1）红磷过量，能将氧气完全消耗，结果更准确；红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：磷+氧气五氧化二磷。
（2）红磷燃烧消耗氧气，装置中的气体减少，压强减小，冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水会进入集气瓶中，且进入的水的体积为消耗的氧气的体积，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶内空气体积的1/5，则说明氧气约占空气体积的五分之一。
（3）红磷在剩余气体中不能燃烧，说明氮气不可燃也不助燃，且水只约进入五分之一，则说明氮气难溶于水。
（4）若结果小于五分之一，可能原因为：红磷少量（装置中的氧气没有消耗），或装置漏气（有气体进入），或未冷却就打开弹簧夹等。
木炭燃烧生成二氧化碳气体，装置中的压强几乎不变，则不能用木炭测定空气中氧气的含量。
实验二：（1）推注射器，装置中的气体压缩，压强增大，松手后注射器恢复到原位置，则说明装置气密性良好。
（2）氧气约占空气体积的五分之一，试管中氧气的体积为40mL8mL，则最终注射器活塞停留在20mL﹣8mL＝12mL刻度处。
（3）若不使用弹簧夹，消耗的氧气的体积为60mL12mL，则最终注射器活塞停留在20mL﹣12mL＝8mL刻度处。
（4）图②装置中，不需要提前点燃白磷，更环保，且整个过程为密闭装置，结果更准确，且可通过注射器直接读数，故选①②③；
a、硫燃烧生成二氧化硫，但二氧化硫极易被氢氧化钠溶液吸收，且生成物溶于水，则装置中的气体减少，压强减小，冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶中，且进入的水的体积为消耗的氧气的体积，则该装置能测定空气中氧气的含量；
b、物质燃烧放热，装置中的温度升高，压强增大，则气球会鼓起，即气球的作用为调节装置内的气压；
c、振荡集气瓶，能使二氧化硫和氢氧化钠溶液充分接触，使二氧化硫被充分吸收。
故答案为：实验一：（1）使集气瓶中的氧气完全反应；磷+氧气五氧化二磷；
（2）氧气约占空气体积的五分之一；
（3）难溶于水；不燃烧也不支持燃烧；
（4）装置漏气；红磷的量不足；
（5）不可行；木炭燃烧生成二氧化碳气体瓶内气压几乎不变，水不会倒流；
实验二：（1）装置气密性良好；
（2）12；
（3）8；
（4）①②③；
a、是；
b、调节装置内的气压；
c、使二氧化硫被氢氧化钠充分吸收。
【点评】本题难度一般，主要考查测定空气中氧气的含量，掌握实验原理、结论及注意事项等为解答该题的关键。
4．在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，小明进行了如下实验，将红磷盛放在燃烧匙内，点燃后立即插入集气瓶内并塞上胶塞。
（1）实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，生成固体，使瓶内 　气压　减小，烧杯中水倒吸到集气瓶．由此可以得出氧气约占空气体积的 　五分之一　；
（2）集气瓶中红磷燃烧的现象是：　燃烧，放热，产生白烟　；写出相关的符号表达式 　P+O2P2O5　；
（3）红磷燃烧一段时间后自动熄灭了，你认为原因是 　氧气完全反应　；
（4）冷却后，松开止水夹，你观察到的现象为 　水进入集气瓶，体积约占集气瓶中空气总体积的五分之一　；
（5）结果发现测定氧气的体积分数低于21%，造成此结果的可能原因主要有 　红磷不足或装置漏气或没有冷却至室温就打开止水夹　（写出一点即可）；
（6）为获得较为准确的实验数据，下列做法不正确的是 　C　。
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，集气瓶冷却后打开弹簧夹
【分析】磷燃烧能够消耗空气中的氧气，氧气消耗后，容器中的气压减小，在外界大气压作用下，水进入容器，进入容器中的水的体积即为容器中空气中的氧气体积，进一步可以计算出空气中氧气的含量。
【解答】解：（1）实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，生成固体，使瓶内气压减小，烧杯中水倒吸到集气瓶，体积约占集气瓶中空气总体积的五分之一，由此可以得出氧气约占空气体积的五分之一。
故填：气压；五分之一。
（2）集气瓶中红磷燃烧的现象是：燃烧，放热，产生白烟，生成五氧化二磷，反应的符号表达式：P+O2P2O5。
故填：燃烧，放热，产生白烟；P+O2P2O5。
（3）红磷燃烧一段时间后自动熄灭了，原因是氧气完全反应。
故填：氧气完全反应。
（4）冷却后，松开止水夹，观察到水进入集气瓶，体积约占集气瓶中空气总体积的五分之一。
故填：水进入集气瓶，体积约占集气瓶中空气总体积的五分之一。
（5）结果发现测定氧气的体积分数低于21%，造成此结果的可能原因主要有红磷不足、装置漏气、没有冷却至室温就打开止水夹。
故填：红磷不足或装置漏气或没有冷却至室温就打开止水夹。
（6）A.检查装置的气密性，该选项正确；
B.燃烧匙中的红磷足量，该选项正确；
C.点燃红磷后应该迅速将燃烧匙插入瓶中，塞紧瓶塞，该选项不正确；
D.红磷熄灭，集气瓶冷却后打开弹簧夹，该选项正确。
故填：C。
【点评】可以用来测定空气中氧气含量的物质应该具备的条件是：能和空气中的氧气反应，生成物是固体，不能和空气中的其它物质发生化学反应。
5．某化学兴趣小组同学们学习了“空气中氧气含量的测定”实验后，对实验进行了改进和拓展探究：
【实验回顾】图1是测定空气中氧气的含量的常规装置，请回答有关问题：
（1）红磷燃烧的化学方程式为 　4P+5O22P2O5　。
（2）该实验的原理：红磷燃烧消耗了空气中的氧气，瓶内的气压 　减小　（填“增大”或“减小”），烧杯中的水倒吸进入瓶内，进入瓶内水的体积就是被消耗的氧气的体积。
（3）该实验的结论为 　氧气约占空气总体积的五分之一　。
【实验改进】为了更好地测量实验数据，兴趣小组的同学用图2改进的装置进行实验。
（4）小明在实验过程中观察到固体的实验现象是 　由红色变黑色　；小气球在实验过程中的变化是 　先膨胀后变瘪　（填“膨胀”“变瘪”或“先膨胀后变瘪”）。
（5）反应前测得具支试管中空气的体积为44mL，注射器中空气体积为36mL。实验结束后停止加热，待试管冷却至室温，将气球内的气体全部挤入注射器内，待注射器活塞稳定后，注射器内剩下气体的体积为24mL。本实验计算测得空气中氧气的体积分数为 　15%　。
（6）实验结果与实际空气中氧气的含量相比偏小，可能的原因是 　铜不足或装置漏气等　（答一点即可）。
【分析】红磷燃烧能够消耗空气中的氧气，氧气消耗后，容器中的气压减小，在外界大气压作用下，水进入容器，进入容器中的水的体积即为容器中空气中的氧气体积，进一步可以计算出空气中氧气的含量。
加热时铜能够消耗空气中的氧气，氧气消耗后，容器中的气压减小，在外界大气压作用下，容器内体积减小，减少的体积即为容器中空气中的氧气体积，进一步可以计算出空气中氧气的含量。
【解答】解：（1）红磷燃烧的化学方程式为4P+5O22P2O5。
故答案为：4P+5O22P2O5。
（2）该实验的原理：红磷燃烧消耗了空气中的氧气，瓶内的气压减小，烧杯中的水倒吸进入瓶内，进入瓶内水的体积就是被消耗的氧气的体积。
故答案为：减小。
（3）进入集气瓶中水的体积约占集气瓶中空气总体积的五分之一。该实验的结论为氧气约占空气总体积的五分之一。
故答案为：氧气约占空气总体积的五分之一。
（4）小明在实验过程中观察到固体的实验现象是由红色变黑色（加热时铜和氧气反应生成黑色固体氧化铜）；小气球在实验过程中的变化是先膨胀（加热时气体膨胀，导致气球膨胀）后变瘪（完全反应后温度降低，氧气消耗，气球缩小）。
故答案为：由红色变黑色；先膨胀后变瘪。
（5）本实验计算测得空气中氧气的体积分数为100%＝15%。
故答案为：15%。
（6）实验结果与实际空气中氧气的含量相比偏小，可能的原因是铜不足或装置漏气等。
故答案为：铜不足或装置漏气等。
【点评】可以用来测定空气中氧气含量的物质应该具备的条件是：能和空气中的氧气反应，生成物是固体，不能和空气中的其它物质发生化学反应。
6．科学探究和证据推理是化学学科的核心素养。化学兴趣小组利用图1装置对“测定空气中氧气的含量”实验进行探究，并基于证据进行推理分析。
Ⅰ．氧气是参与“氧循环”的重要物质。
（1）用图1装置测出空气中氧气体积分数小于，可能的原因是 　红磷不足量　。（答一点）写出该反应的文字表达式 　红磷+氧气五氧化二磷　。
（2）利用图1装置测定空气中氧气含量并结合传感器技术，测得实验过程中容器内气体压强、温度的变化趋势如图2所示。请结合实验原理，解释引起DE段气体压强变化的操作是：　打开弹簧夹　。
（3）已知：在空气中点燃石蜡，会生成水和二氧化碳等物质。图1中能否用足量石蜡替换红磷，请说明理由 　不可以，石蜡燃烧会生成二氧化碳气体　。
Ⅱ．用镁条测定空气中氧气的含量
某同学进行图4所示实验时发现，产物中有少许黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】①氧化镁为白色团体；
②镁能与空气中的氮气反应生成黄色的氮化镁固体；
③氮化镁可与水反应生成氨气；
④氨气易挥发，溶于水，使无色酚酞变红。
【做出猜想】黄色固体为氮化镁
【实验过程】
进行图5所示实验：取燃烧产物于烧杯B中，加入适量水，然后用大烧杯罩住烧杯A和B。
【实验结论】
（4）观察到的现象是 　水中出现气泡，滴有酚酞的蒸馏水变红　，据此可推断燃烧产物中含氮化镁。
【反思交流】
（5）进行图4所示实验时，在确保规范操作的前提下，该同学所测得的空气中氧气的体积分数 　大于　（填“大于”、“小于”或“等于”）五分之一。
【拓展延伸l】
已知白磷燃烧所需要的最低温度为40℃。锥形瓶内空气体积为230mL，注射器中水的体积为50mL，按图6所示连接好仪器，夹紧弹簧夹，先将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃。
（6）整个实验过程中，气球的变化是 　先变大后变小　；待白磷熄灭后冷却至室温后打开弹簧夹，还可观察到注射器中的水自动喷射出来，原因是 　白磷燃烧消耗了氧气，使瓶中气压降低　。
（7）若瓶内白磷和细沙的体积忽略不计，当注射器中的水还剩8.0mL时停止流下，根据该实验可得出空气中氧气的体积分数为 　18.3%　。（结果保留一位小数）
【拓展延伸2】
“温控保鲜”和“气调保鲜”是两类食品保鲜技术。它们通过降低温度和改变气体成分，达到抑制储藏物细胞呼吸的目的。如图7所示是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。
（8）冰箱中常用的是“气调保鲜”，在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是 　富氮空气　（填“富氧空气”或“富氮空气”）。
（9）富氧空气中氧气和其他气体的体积比可能是 　A　（填母）。
A．1：3
B．1：4
C．1：5
D．l：6
【分析】（1）根据造成测得的氧气体积分数偏小的可能原因有红磷的量不足、装置漏气、未等冷却到室温就打开弹簧夹来分析解答；
（2）根据红磷燃烧，放出大量的热，消耗氧气来分析解答；
（3）根据石蜡燃烧会生成二氧化碳气体来分析解答；
（4）根据微观粒子是不断运动的，显碱性溶液能使酚酞试液变红色来分析解答；
（5）根据镁燃烧不仅消耗集气瓶内氧气，镁还和氮气反应生成氮化镁来分析解答；
（6）根据白磷燃烧放热，使装置内压强变大，待反应结束，冷却至室温后，红磷燃烧消耗了氧气，装置内压强减小来分析解答；
（7）根据提供数据可以进行相关方面的计算；
（8）根据氮气化学性质不活泼来分析解答；
（9）根据空气中的氧气体积分数是21%来分析解答。
【解答】解：（1）造成测得的氧气体积分数偏小的可能原因有红磷的量不足、装置漏气、未等冷却到室温就打开弹簧夹等，红磷和氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷，反应的文字表达式为红磷+氧气五氧化二磷；
（2）装置中红磷燃烧，放出大量的热，消耗氧气，反应完全后冷却至室温，打开弹簧夹，由于内外的压强差，烧杯中的水进入集气瓶中，故引起DE段气体压强变大的操作是打开弹簧夹；
（3）由于石蜡燃烧会生成二氧化碳气体，装置内的气压几乎不变，所以不能用足量石蜡替换红磷；
（4）由于氮化镁可与水反应生成氨气，氨气易挥发，溶于水，显碱性，使无色酚酞变红，所以观察到的现象是B烧杯中产生气泡，A烧杯中滴有酚酞的蒸馏水变红，可推断燃烧产物中含氮化镁；
（5）镁燃烧不仅能消耗集气瓶内氧气，镁还和氮气反应生成氮化镁，使得集气瓶内气体减少的体积大于五分之一；
（6）白磷燃烧放热，使装置内压强变大，气球膨胀，待反应结束，冷却至室温后，红磷燃烧消耗了氧气，装置内压强减小，气球变小，故整个实验过程中，气球先变大后变小，待白磷熄灭后冷却至室温后打开弹簧夹，还可观察到注射器中的水自动喷射出来，原因是白磷燃烧消耗了氧气，使瓶中气压降低，在外界大气压的作用下，注射器中的水自动喷射出来；
（7）进入的水的体积即为消耗的氧气的体积，则消耗的氧气的体积为50mL﹣8.0mL＝42mL，则空气中氧气的体积分数为100%≈18.3%；
（8）在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是富氮空气，是因为富氮空气中氮气含量较高，氮气化学性质不活泼；
（9）假设富氧空气中氧气和其他气体的体积比可能是1：3，此时氧气含量为100%＝25%＞21%，即大于空气中氧气的含量，不可能是1：4，1：5，1：6，因为它们中的氧气含量小于21%，故选：A。
故答案为：（1）红磷不足量；红磷+氧气五氧化二磷；
（2）打开弹簧夹；
（3）不可以，石蜡燃烧会生成二氧化碳气体；
（4）B烧杯中产生气泡，A烧杯中滴有酚酞的蒸馏水变红；
（5）大于；
（6）先变大后变小；白磷燃烧消耗了氧气，使瓶中气压降低；
（7）18.3%；
（8）富氮空气；
（9）A。
【点评】合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础。
7．空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。
资料：1.红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。
2.相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。
3.相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。
【史料研究】
二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的。
（1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是 　汞液面上升　，产生该现象的原因是 　汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小　。
【设计与实验】
设计并利用图2装置测空气里氧气含量。
（2）主要步骤如下，正确的顺序为 　④①③②　（填序号）。
①弹簧夹夹紧胶皮管
②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子
④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份
（3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 　氮气　。
【优化与实验】
同学们利用图2装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。
（4）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 　反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀　。
（5）图5中BC段压强增大，原因是 　反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大　。计算白磷消耗的氧气占空气体积的 　19.37　%（精确到0.01%）。
【反思与交流】
（6）图2实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是 　反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，所以氧气消耗不完　。
（7）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有 　铜粉　（写一种）。
【分析】（1）根据汞与氧气反应生成氧化汞固体，钟罩内气体减少，气压减小来分析解答；
（2）根据测空气里氧气含量的实验操作步骤来分析解答；
（3）根据空气主要由氮气和氧气组成，红磷燃烧消耗了氧气来分析解答；
（4）根据应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀，导致氧气的含量增大来分析解答；
（5）根据反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大来分析解答；根据题中的数据来分析解答；
（6）根据反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭来分析解答；
（7）根据铜粉在空气中加热生成氧化铜固体，不会造成空气污染来分析解答。
【解答】解：（1）汞和氧气反应生成氧化汞固体，导致钟罩内气体减少，气压减小，则玻璃钟罩内的现象是汞液面上升，产生该现象的原因是汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小；
（2）该实验的正确的顺序是检查装置气密性，在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份，用弹簧夹夹紧胶皮管，点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子，红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，则正确的顺序为④①③②；
（3）空气主要由氮气和氧气组成，红磷燃烧消耗了氧气，则实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是氮气；
（4）白磷燃烧消耗氧气并放出热量，而其他气体不变，氧气的含量逐渐减小，反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀，导致氧气的含量增大；
（5）红磷燃烧放热，温度升高，装置内压强增大，同时红磷燃烧消耗氧气，装置内压强减小，但反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大，所以图5中BC段压强增大，相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比，气体体积与分子数成正比，则相同的温度和体积下，气体压强与气体体积成正比，则白磷消耗的氧气占空气的体积为100%≈19.37%；
（6）红磷燃烧放热，但反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，导致不能将氧气消耗完；
（7）铜粉在空气中加热生成氧化铜固体，不会造成空气污染，可选择的替代药品有铜粉。
故答案为：（1）汞液面上升；汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小；
（2）④①③②；
（3）氮气；
（4）反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀；
（5）反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大；19.37；
（6）反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，所以氧气消耗不完；
（7）铜粉。
【点评】在解此类题时，首先分析题中考查的问题，然后结合学过的知识和题中的知识进行分析解答。
8．自然界并不缺少“镁”，化学兴趣小组以“镁”为研究对象展开探究。
【知识回顾】
（1）已知镁能与空气中的氧气发生反应，该反应的化学方程式 　2Mg+O22MgO　。图1装置中细沙的作用是 　防止集气瓶受热不均而炸裂　。
【提出问题】镁能测定空气中氧气的含量吗？
【实验探究】小新用图1装置进行实验，观察到镁条燃烧。待镁条熄灭、装置冷却至室温后打开弹簧夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的70%。
【实验分析】
（2）根据空气的组成，减少的气体不仅有氧气，还一定有 　N2　（填化学式）。
【实验结论】不能用镁测定空气中氧气含量。
【拓展探究】小明发现久置的镁条上有一层灰黑色的“外衣”，这层灰黑色的外衣是什么物质呢？他叫来了小亮、小红一起进行了实验探究。
【做出猜想】小明认为可能是MgO；小亮认为可能是Mg2（OH）2CO3；小红认为可能是Mg（OH）2。
（3）小红认为小明的猜想是错误的，理由是 　氧化镁是白色固体　。
【查阅资料】①Mg（OH）2受热分解产生两种氧化物。②Mg2（OH）CO2受热分解产生三种氧化物。
【继续探究】小亮进行如图2实验，发现试管口有液滴出现，澄清石灰水变浑浊，同时试管内生成白色固体。【实验讨论】
（4）根据质量守恒定律可知，加热后的产物分别为 　MgO、H2O、CO2　（填化学式）。
注意：若答对5～7题奖励3分，总分不超过40分
【创新探究】小亮同学又取过量钢粉设计图3装置进行实验，记录并处理数据见图4。
（5）实验过程中，气球是如何变化的 　先变大后变小　。
（6）钢粉消耗的氧气占原来空气体积的 　16.76　%（精确到0.01%）。
（7）图4，E﹣D点所对应的时间内，装置内固体物质的质量 　保持不变　（填“逐渐增大”“逐渐减小”“保持不变”）。
【分析】镁燃烧生成白色固体氧化镁。
反应前后元素种类不变。
加热时铜和氧气反应生成氧化铜。
【解答】解：（1）点燃时，镁能与空气中的氧气发生反应生成氧化镁，该反应的化学方程式是2Mg+O22MgO。图1装置中细沙的作用是防止集气瓶受热不均而炸裂。
故答案为：2Mg+O22MgO；防止集气瓶受热不均而炸裂。
（2）根据空气的组成可知，氮气占空气总体积的78%，减少的气体不仅有氧气，还一定有N2。
故答案为：N2。
（3）小红认为小明的猜想是错误的，理由是氧化镁是不的固体。
故答案为：氧化镁是白色固体。
（4）小亮进行如图2实验，发现试管口有液滴出现，说明反应生成水，澄清石灰水变浑浊，说明反应生成二氧化碳，同时试管内生成白色固体，说明反应生成氧化镁。根据质量守恒定律可知，反应前后元素种类不变，加热后的产物分别为MgO、H2O、CO2。
故答案为：MgO、H2O、CO2。
（5）实验过程中，气球是如何变化的先变大（加热时玻璃管中的气体膨胀）后变小（完全反应后氧气消耗，温度降低，气体收缩）。
故答案为：先变大后变小。
（6）钢粉消耗的氧气占原来空气体积的20.99%﹣4.23%＝16.76%。
故答案为：16.76。
（7）图4，E﹣D点所对应的时间内，装置内固体物质的质量保持不变。
故答案为：保持不变。
【点评】本题主要考查物质的性质，解答时要根据各种物质的性质，结合各方面条件进行分析、判断，从而得出正确的结论。
9．二百多年前，法国科学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。人们沿着科学家的足迹，对反应物进行了优化，用铜粉、红磷等物质进行实验，其原理是采用化学方法从混合气体中除去氧气，气体的减少量则为氧气的体积从而来测定空气中氧气的含量。
【实验一】加热铜粉测定空气中氧气的体积分数
小强同学用如图1所示的装置来测定空气中氧气的体积分数：已知硬质玻璃管的容积为40mL，反应前在注射器中留有30mL空气，给装有细铜粉的硬质玻璃管加热，同时缓慢推拉注射器活塞，至玻璃管内的铜粉在较长时间内无进一步变化时停止加热，待冷却至室温，将气球内的气体全部挤出，观察密闭系统内空气的体积变化情况。
（1）在实验前将硬质玻璃管右端用橡皮塞封住，然后将注射器活塞从30毫升处推至20毫升处，松开手后，若活塞仍能返回至30毫升处，说明 　装置不漏气　。
（2）本实验中，小气球的作用是 　平衡气压，防止胶塞冲出　。
【实验二】加热红磷测定空气中氧气的体积分数
小亮同学用上图2所示实验装置测定空气中氧气的体积分数。先在玻璃管里加入适量水，使两边水位相平，再将左侧玻璃管剩余的容积分为5等份，做上记号。加热粗铜丝，燃烧匙内的红磷燃烧。请回答下列问题。
（3）写出该反应的文字表达式为 　红磷+氧气五氧化二磷　。
（4）本实验中，左侧玻璃管观察到的现象是 　左侧玻璃管内出现白烟，左侧液面先下降后上升到“1”刻度处　。
（5）小柳在做实验时，以下几种说法会导致结果偏小的是 　①②③　（填序号）。
①未等瓶内气体冷却至室温，就匆忙打开止水夹
②装置气密性不好
③用碳粉代替红磷进行实验
（6）拓展迁移：
已知：镁在氧气中燃烧生成氧化镁，在氮气中燃烧生成氮化镁（固体），能否用镁代替红磷测定空气中氧气的含量？并简要说明理由。答：　不能，镁不仅能和氧气反应，还能和氮气反应，这样会导致水面上升超过五分之一，不能确定氧气的含量　。
【分析】（1）根据装置气密性检查的方法来分析解答；
（2）根据小气球可以平衡气压，防止胶塞冲出来分析解答；
（3）根据红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷来分析解答；
（4）根据红磷燃烧产生大量白烟，放出大量的热，装置内压强变化来分析解答；
（5）根据红磷燃烧实验结果偏小的原因来分析解答；
（6）根据镁不仅能和氧气反应，还能和氮气反应，这样会导致水面上升超过五分之一来分析解答。
【解答】解：（1）在实验前将硬质玻璃管右端用橡皮塞封住，然后将注射器活塞从 30 毫升处推至 20毫升处，松开手后，若活塞仍能返回至 30 毫升处，说明装置不漏气；
（2）本实验中，小气球的作用是平衡气压，防止胶塞冲出；
（3）红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷，反应文字表达式为红磷+氧气五氧化二磷；
（4）红磷燃烧产生大量白烟，放出大量的热，装置内气体受热膨胀，压强增大，故左侧液面先下降，待完全反应后，由于消耗了氧气，装置内压强减小，故左侧液面上升，氧气约占空气体积的五分之一，故液面上升至“1“处，故实验过程中观察到的实验现象是左侧玻璃管内出现白烟，左侧液面先下降后上升到“1”刻度处；
（5）①未等瓶内气体冷却至室温，就匆忙打开止水夹，气体受热膨胀，占据了一定的体积，会导致测定结果偏小，故①符合题意；
②装置气密性不好，在冷却至室温的过程中，外界空气进入，占据了一定的体积，会导致测定结果偏小，故②符合题意；
③用炭粉代替红磷进行实验，炭粉在空气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳是气体，化学反应前后，压强变化不大，会导致测定结果偏小，故③符合题意，
故选：①②③；
（6）该实验中不能用镁代替红磷测定空气中氧气的含量，其原因是镁不仅能和氧气反应，还能和氮气反应，这样会导致水面上升超过五分之一，不能确定氧气的含量。。
故答案为：（1）装置不漏气；
（2）平衡气压，防止胶塞冲出；
（3）红磷+氧气五氧化二磷；
（4）左侧玻璃管内出现白烟，左侧液面先下降后上升到“1”刻度处；
（5）①②③；
（6）不能，镁不仅能和氧气反应，还能和氮气反应，这样会导致水面上升超过五分之一，不能确定氧气的含量。
【点评】合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础。
10．学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。
资料：1相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。
2相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。
3镁是一种比较活泼的金属，在空气中燃烧时可以与空气中的氧气、氮气（生成氮化镁）发生反应。
【史料研究】
二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的。
（1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是 　汞液面上升　，产生该现象的原因是 　汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小　。
【设计与实验】
设计并利用图2装置测空气里氧气含量。
（2）主要步骤如下，正确的顺序为 　④①③②　（填序号）。
①弹簧夹夹紧胶皮管
②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子
④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份
（3）图2红磷燃烧的文字表达式为 　红磷+氧气五氧化二磷　。
（4）若红磷量不足可能会造成 　实验结果偏小　。
（5）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 　氮气　。
【优化与实验】
同学们利用图2装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。
（6）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 　反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀　。（写一条即可）
（7）图5中BC段压强增大，原因是 　反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大　，计算白磷消耗的氧气占空气体积的 　19.37　%（精确到0.01%）。
【反思与交流】
（8）结合资料1分析：图2实验水面未达到刻度“1”原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是 　反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，所以氧气消耗不完　。（写一条即可）
（9）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有 　铜粉　（写一种）。
【分析】红磷燃烧能够消耗空气中的氧气，氧气消耗后，容器中的气压减小，在外界大气压作用下，水进入容器，进入容器中的水的体积即为容器中空气中的氧气体积，进一步可以计算出空气中氧气的含量。
【解答】解：（1）汞和氧气反应生成氧化汞固体，导致钟罩内气体减少，气压减小，则玻璃钟罩内的现象是汞液面上升，产生该现象的原因是汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小。
故答案为：汞液面上升；汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小。
（2）该实验的正确的顺序是检查装置气密性，在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份，用弹簧夹夹紧胶皮管，点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子，红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，则正确的顺序为④①③②。
故答案为：④①③②。
（3）图2红磷燃烧的文字表达式为红磷+氧气五氧化二磷。
故答案为：红磷+氧气五氧化二磷。
（4）若红磷量不足，可能导致氧气不能完全反应，会造成实验结果偏小。
故答案为：实验结果偏小。
（5）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是氮气。
故答案为：氮气。
（6）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀。
故答案为：反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀。
（7）图5中BC段压强增大，原因是反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大。
相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比，气体体积与分子数成正比，则相同的温度和体积下，气体压强与气体体积成正比，则白磷消耗的氧气占空气的体积为100%≈19.37%。
故答案为：反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大；19.37。
（8）结合资料1分析：图2实验水面未达到刻度“1”原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，所以氧气消耗不完。
故答案为：反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，所以氧气消耗不完。
（9）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有铜粉等。
故答案为：铜粉。
【点评】可以用来测定空气中氧气含量的物质应该具备的条件是：能和空气中的氧气反应，生成物是固体，不能和空气中的其它物质发生化学反应。
11．某校化学兴趣小组利用图甲装置进行“空气中氧气含量的测定”实验，反应结束后，冷却至室温，发现测量值远小于理论值。针对此结果该小组进行了如图探究。
【查阅资料】
a.铜能与空气中的氧气反应生成氧化铜
b.氧化铜能与稀硫酸反应生成蓝色的硫酸铜溶液。
c.铜与稀硫酸不反应。
【提出问题】是什么原因造成这个结果？
【猜想与假设】
小吴认为：可能是装置漏气；
小明认为：可能是铜粉的量不足导致装置内的氧气没有消耗完；
小周认为：可能是活塞与注射器内壁间的摩擦力过大。
【实验探究】
实验一：
（1）兴趣小组重新检查装置的气密性：始终保持左端注射器活塞在0刻度处；将右端注射器活塞从10mL拉动到20mL刻度处；松手后观察到 　活塞恢复到原位置　，说明该装置的气密性良好。得出：小吴的猜想不正确。
实验二：
（2）实验过程中；反复推拉注射器的目的是 　使铜粉和氧气充分接触　。
（3）针对小明的猜想，兴趣小组取出实验后的固体；进行以下探究：
实验步骤 实验现象
取少量实验后固体粉末于试管中，加入足量的稀硫酸；加热。 固体部分溶解，溶液由无色变为蓝色
实验结论：小明的猜想 　不正确　（填“正确”或“不正确”）。
实验三：
针对小周的猜想，兴趣小组把塑料注射器换成玻璃注射器，并在内壁涂上润滑油来减小摩擦力。重新实验后，发现误差明显减小。得出：小周的猜想正确。
【拓展迁移】
（4）兴趣小组设计了利用如图A、B装置进行实验，实验时将白磷放入B中（100mL的玻璃注射器），并用橡胶塞密封，活塞停留在35mL处，再在A装置（250mL锥形瓶）中充满热水，将A装置放入其中，能观察到的现象是：白磷燃烧，　放出热量，产生大量白烟　，活塞 　先向上，后向下，最后停在28mL处（合理即可）　。
【分析】（1）根据检查装置气密性的方法进行分析；
（2）根据反复推拉注射器能使空气流通进行分析；
（3）根据铜不能和硫酸反应及氧化铜能和硫酸反应进行分析；
（4）根据氧气约占空气体积的五分之一进行分析。
【解答】解：（1）将右端注射器活塞从10mL拉动到20mL刻度处，装置中的压强减小，若装置气密性良好，松手后观察到活塞恢复到原位置；
（2）反复推拉注射器，能使空气流通，使铜粉和氧气充分接触；
（3）氧化铜能和硫酸反应生成硫酸铜和水，但铜不能和硫酸反应，则现象为固体部分溶解，溶液由无色变为蓝色，说明铜足量，故小明的猜想不正确；
（4）白磷在空气中

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