资源简介

　专项突破提升(二)
空气中氧气含量的测定
(时间：60分钟　满分：60分)
考点一　实验原理、现象及分析
1．(2分)仿照拉瓦锡定量研究空气成分的原理，利用如图所示的装置测定空气中氧气的含量，燃烧匙中应盛放的药品是(　C　)
A．铁丝 B．木炭
C．红磷 D．硫粉
2．(2分)如图所示的装置可用于测定空气中氧气含量的实验(白磷的着火点为40 ℃；装置气密性良好)，下列说法错误的是(　D　)
A．白磷的用量会影响最终的实验结果
B．试管中白磷下面铺一层细沙可防止试管炸裂
C．实验说明氧化钙与水反应放出热量
D．实验结束后，打开止水夹，量筒中的液面最终停留在40 mL处
3．(2分)用如图所示的装置来测定空气中氧气的含量，下列对该实验认识错误的是(　D　)
A．铜粉用量过少，实验结果会偏小
B．实验结束后冷却到室温才能读数
C．气球的作用是调节气压，使氧气完全反应
D．在正常操作情况下，反应结束后消耗氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积的4/5
4．(6分)用来测定空气成分的方法有很多，如图1所示是红磷在空气中燃烧的测定方法。
第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。
第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并塞紧瓶塞。
第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开止水夹，发现水被吸入集气瓶中。
已知红磷和白磷在空气中完全燃烧得到的产物相同，请回答下列问题。
(1)上述实验反应完后集气瓶中剩余的气体主要成分是__氮气(或N2)__。
(2)某同学对实验进行反思后，提出了改进方法(如图2所示)，图2中用白磷代替红磷进行实验时产物的化学式为__P2O5__，你认为改进后的优点是__装置始终密闭，空气没有逸出，实验结果准确__。
考点二　实验装置的改进
5．(2分)拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某兴趣小组利用氧气传感器来检测红磷燃烧过程中氧气的含量变化(如图所示)下列判断正确的是(　C　)
　　　
A．a点时容器内氮气体积分数为85%
B．容器内物质总质量：b点>c点
C．氧气有剩余，说明物质燃烧时氧气必须达到一定浓度
D．此实验测得空气中氧气的质量分数为18%
6．(2分)利用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验中，用传感器记录集气瓶中压强、温度随时间的变化情况(如图所示)。下列分析正确的是(　B　)
A．b点压强最大，说明红磷燃烧结束
B．a→b段压强增大是因为红磷燃烧放热
C．t2～t3时段，压强降低的主要原因是氧气被大量消耗
D．若在t3前打开止水夹，则测定的氧气体积分数偏大
解析：由温度变化曲线可知，c点温度最高，说明c点红磷燃烧结束，放出热量最多，故A错误；a→b段压强增大是因为红磷燃烧放热，气体受热膨胀，气压增大，故B正确；t2～t3时段，红磷已经结束燃烧，瓶内氧气几乎被完全消耗，此时温度降低是压强降低的主要原因，故C错误；由图示可知，t3时装置冷却至室温，若在冷却前打开止水夹，因气体受热膨胀，最终倒流入集气瓶中水的体积会偏小，则测得的氧气体积分数偏小，故D错误。
7．(14分)某化学兴趣小组的同学对空气中氧气的含量进行再探究。
Ⅰ．甲组同学利用某脱氧剂测定空气中氧气含量，使用图1装置进行实验，实验前应先进行的操作是___检查装置的气密性__。
图1
【实验过程】
步骤1：在注射器中放入足量脱氧剂粉末(体积为2 mL)，封闭。
步骤2：打开止水夹，将活塞向右拉至一定距离，关闭止水夹。
步骤3：不断轻轻晃动注射器，至活塞位置不再发生变化。
【数据处理】
(1)实验中需要记录的数据：①__注射器中空气的体积__；
②__反应停止后，注射器活塞停留的刻度__。
(2)上述实验测定过程至少需要重复两次，其目的是__减小测量的误差__。
Ⅱ．乙组同学利用图2装置进行镁条在空气中燃烧的实验，装置冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的70%。
图2
(1)图2中仪器a的名称是__烧杯__。
(2)如果镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的__21__%，现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，根据空气的组成可推出减少的气体中还有__氮气(或N2)__。
8．(20分)空气中氧气含量测定的再认识。
【经典赏析】
二百多年前，拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(装置如图1所示)，通过该实验拉瓦锡得出了空气是由氧气和___氮气__(填物质名称)组成的，其中氧气约占空气总体积的1/5。
图1
【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2所示)，兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于1/5。其原因可能有装置漏气、红磷量不足、装置内氧气有剩余、__未等冷却至室温就打开止水夹(合理即可)__。
图2
(2)由于红磷在空气中点燃后才放入集气瓶内，实验缺陷：
①测定结果不准确；②__污染空气_(合理即可)__。
【提出问题】
能否设计一套实验装置以弥补上述缺陷？
【实验改进】
改进一：兴趣小组同学设计了如图3所示装置：用一个100 mL 的量筒倒扣在水中，使量筒内外液面均位于40 mL处，量筒内浮着一个贴有银片的小木块，银片上放有足量白磷，将整套装置置于垫有__陶土网__(填仪器名称)的铁架台的铁圈上加热。一段时间后，白磷燃烧，量筒内液面上升，向烧杯内加水直至量筒内外液面相平，读出此时液面所对应的刻度。
图3
(3)银元素的化学符号为__Ag__。
(4)最终，液面大约位于量筒刻度__32__mL处；白磷燃烧的化学方程式为__4P＋5O2_2P2O5__。
改进二：兴趣小组同学又进行了大胆改进，设计图4(选用容积为40 mL的试管作反应容器，注射器活塞初始位置位于20 mL 处，活塞与内壁摩擦力及导管容积忽略不计)实验方案进行测定，收到了良好的效果。
图4
(5)兴趣小组同学装配好图4装置，确认气密性良好后，将止水夹松开，直接给足量的红磷加热，红磷燃烧后，一开始活塞的移动方向为__向右__，反应完全并冷却后，注射器活塞最终将停留在约__8__(填整数)mL刻度处。
【交流反思】
(6)对照图2，改进后的实验装置有何优点？__减少实验误差(或不污染环境或便于读数)__(写一点即可)。
9．(10分)用红磷燃烧的方法测定空气中氧气含量的实验装置如图所示。同学们通过对氧气性质的学习知道木炭、硫、铁丝等物质都可以和氧气反应。于是提出问题：能否用木炭、硫、铁丝等物质代替红磷完成测定空气中氧气含量的实验呢？
【查阅资料】
Ⅰ．氧指数(OI)是指在规定的条件下，材料在氧氮混合气流中进行有氧燃烧所需的最低氧浓度，以氧气所占的体积分数的数值来表示。一般认为氧指数＜27%属于易燃材料；27%≤氧指数＜32%属于可燃材料；氧指数≥32%属于难燃材料。如表所示是一些常见物质的氧指数。
可燃物 红磷 木炭 硫 铁丝
氧指数/% 0.5 4 4.5 60
Ⅱ．氢氧化钠(NaOH)溶液可以吸收CO2，但不能吸收CO，且CO难溶于水；氢氧化钠可与SO2反应生成亚硫酸钠(Na2SO3)和H2O。
【小组讨论】
(1)由资料Ⅰ可知红磷属于__易燃__材料。
(2)红磷在空气中燃烧，由于生成物是固体，会使容器内部的压强变__小__，从而导致烧杯中的水倒流入集气瓶，这是实验成功的要素之一。
(3)经过比较和讨论，同学们一致认为不选择铁丝燃烧测定空气中氧气含量，其主要原因是__铁丝在空气中不能燃烧__。
(4)大多数同学在做硫的燃烧实验时将原集气瓶中的水换成氢氧化钠溶液可防止污染环境，请写出氢氧化钠溶液与二氧化硫反应的化学方程式：__2NaOH＋SO2_===_Na2SO3＋H2O__。
【反思】
“测定空气中氧气含量”实验的生成物不一定是固体，也可以是气体，但生成的气体必须被完全吸收。
(5)有些同学认为也可用木炭代替红磷做这个实验。他们将烧杯中的水换成氢氧化钠溶液，改进后，一切操作步骤规范，但进水量仍然小于1/5，其可能的原因是__木炭在氧气不充足时燃烧产生一氧化碳，一氧化碳难溶于水且不能被氢氧化钠吸收__。
【结论】
同学们认为在原理上硫可以代替红磷测定空气中氧气的含量。
7 / 7

展开更多......

收起↑