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【核心考点】01空气中氧气体积分数的测定 经典错题 举一反三（解析版）
【经典错题（作业本）】某科学实验小组用如图甲所示的装置测定空气中氧气的含量。
(1)实验中红磷燃烧的现象为 产生大量白烟 。该反应的文字表达式是 红磷+氧气→五氧化二磷。
(2)燃烧结束，等到集气瓶冷却至室温，打开止水夹，观察到的现象是 烧杯中的水到吸入集气瓶中，倒吸的体积约占总体积的五分之一。
(3)要让实验成功，红磷需足量，目的是 耗尽集气瓶中所有的氧气 。如果放入的红磷量不足，会使测出的氧气含量 小于 (填“大于”“小于”或“等于”) 五分之一
(4)反应完后集气瓶内剩余的主要气体是 氮气 。
(5)红磷燃烧生成的白烟为五氧化二磷固体小颗粒，在空气中被人体吸入会刺激呼吸道，若与冷水反应会生成有毒的偏磷酸。该科学实验小组对实验进行反思，提出了改进方法，如图乙所示。你认为改进后的优点是环保。
【变式一】小科在做教材“测定空气里氧气含量”实验如图甲后进行改进，设计图乙实验装置进行实验，一开始活塞停在10毫升处。(选用容积为30毫升的试管作反应容器)请你对比分析图甲、图乙实验，回答：
（1）图甲实验的原理是 红磷燃烧消耗氧气，生成物为固体，集气瓶内压强减小，小于大气压，水被压入集气瓶内 。
（2）完成图乙实验后，发现测得空气中氧气的含量偏小，写出其中1个可能的原因：　 红磷不足、红磷不能将氧气耗尽 。
（3）图乙实验中，当试管冷却后，打开弹簧夹，注射器活塞从10mL 刻度处慢慢前移到约　 4 　mL 刻度处才停止。
（4）实验后，小科换用食品脱氧剂(可以直接与氧气反应，无需点燃的物质)、白磷代替红磷测量氧气体积分数，根据测量结果如图丙所示，之后测量氧气体积分数你会选用哪种药品并说明理由 白磷：反应速度快且能将氧气降低到较低浓度；食品脱氧剂：几乎能将氧气耗尽，实验结果更准确，且不用点燃，实验操作更方便。 。
【变式二】某科学兴趣小组的同学利用数字化技术对“空气中氧气体积分数的测定”进行了再探究（如图甲所示），得到的数据曲线如图乙所示。
（1）实验前集气瓶中的水为10mL，若集气瓶的容积为150mL（燃烧匙所占体积忽略不计），实验结束后理论上集气瓶中水的体积约为 　 38 　mL。
图乙中Y曲线表示的是集气瓶内的 　 氧气浓度 　（选填“温度”或“氧气浓度”）。
若第二次进行实验时，图甲中装置漏气，则第二次测得的C点数值比图乙中第一次测得的C点数
值 　 小 　（选填“大”或“小”）。
（4）科学兴趣小组想探究用不同物质在空气中燃烧测定氧气含量方法的优劣。他们用足量的蜡烛、红磷和白磷分别在相同体积与状态的空气中燃烧用氧气探测器测定密闭容器中剩余氧气与时间的关系如图丙所示，下列说法正确的是 B 填字母）。
A．测定空气中氧气含量效果最好的是蜡烛，因为它反应速率快
B．该实验证明氧气的浓度较低时，红磷与白磷还能与氧气发生反应
C．若用这三种物质做实验，测得空气中氧气含量均偏高
【变式三】小科设计如图所示的实验装置来同时完成燃烧条件的探究和空气中氧气含量的测定。装置中注射器活塞与内壁摩擦忽略不计。
查阅资料得知：①白磷的着火点是40℃，当容器内的氧气浓度低于一定值时，白磷无法继续燃烧；②“暖宝宝”能耗尽容器中少量的氧气。
实验操作步骤如下：①拉动注射器，检查装置气密性；②将盛有足量白磷的燃烧匙放入空集气瓶中，塞紧塞子，白磷不燃烧；③打开集气瓶塞子，往瓶中倒满80℃的热水，并塞紧塞子，白磷仍然不能燃烧；④打开K1和K2，通过注射器从b管抽水，当注射器中水量达到 毫升时，瓶中液面低于燃烧匙底部，此时立即关闭K1、K2，发现瓶中白磷燃烧；⑤待整个装置冷却至室温时，打开K2发现注射器中的水剩余V2毫升。
（1）步骤①若观察到注射器活塞回到原处，则证明该装置气密性　 良好 　(填“良好”或“不好”)。
（2）结合步骤　 ③④ 　(填序号)，说明白磷燃烧需要氧气。
（3）该实验得出空气中氧气的体积分数为(用含有 V1、V2的公式来表示)。
（4）小科多次重复上述实验，得到空气中氧气的体积分数都大于21%。为了减小误差应该如何改进上述操作 　没有控制温度恢复到80℃来测量体积 。
【变式四】研习小组选用铜粉测定空气中氧气含量(原理：铜+氧气→氧化铜)，装置如图。已知硬质玻璃管容积为50mL，注射器量程为50mL。
实验步骤：
I.装置气密性检查完好后，往玻璃管中装入药品(体积不计)，使气球处于瘪的状态(球内空气被挤出)，调节注射器活塞至40.0mL刻度处，记录注射器初始体积为V1，连接好装置。
Ⅱ.点燃酒精灯，先给玻璃管均匀受热，然后用酒精灯加热铜粉位置，并来回缓慢推拉注射器10次(每次推拉范围30mL左右)。
Ⅲ.充分反应后停止加热并冷却到室温，挤出气球内空气，读取此时注射器内气体体积为V2。甲乙两组同学各自完成了以上实验，记录数据如下表所示。
实验组 V1(mL) V2(mL) 氧气体积分数
甲组 40 25 a
乙组 40 22 b
请回答：
（1）步骤I，进行装置气密性检查操作方法：将注射器活塞拉至40.0mL刻度处，然后将其与硬质玻璃管(未装药品)、瘪气球进行组装，并推动注射器活塞至30.0mL处，观察到气球鼓起。固定活塞位置，一段时间后若观察到　鼓起的气球体积大小保持不变 　，则证明装置气密性良好。
（2）步骤Ⅱ，来回缓慢推拉注射器多次的目的是　使氧气与铜粉完全反应 　。
（3）乙组测得氧气体积分数b=　 20 　%，甲乙组实验结果造成差异(a、b不同)的可能原因是　 甲组铜粉用量太少 　(写出一点即可)。
（4）若实验结果与理论值相比偏大(超过21%)，推测造成该误差的可能原因是　步骤Ⅲ中没有完全挤出气球内空气就读数(或V2读数不准确，偏小或 Cu可能与空气中其他成分反应或挤出气球内空气时，由于活塞和注射器间存在摩擦力，活塞未向左移动，导致V2偏小等)(写出一点即可)。
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【核心考点】01空气中氧气体积分数的测定 经典错题 举一反三（解析版）
【经典错题（作业本）】某科学实验小组用如图甲所示的装置测定空气中氧气的含量。
(1)实验中红磷燃烧的现象为 。该反应的文字表达式是 。
(2)燃烧结束，等到集气瓶冷却至室温，打开止水夹，观察到的现象是 。
(3)要让实验成功，红磷需足量，目的是 。如果放入的红磷量不足，会使测出的氧气含量 (填“大于”“小于”或“等于”) 五分之一
(4)反应完后集气瓶内剩余的主要气体是 。
(5)红磷燃烧生成的白烟为五氧化二磷固体小颗粒，在空气中被人体吸入会刺激呼吸道，若与冷水反应会生成有毒的偏磷酸。该科学实验小组对实验进行反思，提出了改进方法，如图乙所示。你认为改进后的优点是 。
【变式一】小科在做教材“测定空气里氧气含量”实验如图甲后进行改进，设计图乙实验装置进行实验，一开始活塞停在10毫升处。(选用容积为30毫升的试管作反应容器)请你对比分析图甲、图乙实验，回答：
（1）图甲实验的原理是 。
（2）完成图乙实验后，发现测得空气中氧气的含量偏小，写出其中1个可能的原因：　 。
（3）图乙实验中，当试管冷却后，打开弹簧夹，注射器活塞从10mL 刻度处慢慢前移到约　 　mL 刻度处才停止。
（4）实验后，小科换用食品脱氧剂(可以直接与氧气反应，无需点燃的物质)、白磷代替红磷测量氧气体积分数，根据测量结果如图丙所示，之后测量氧气体积分数你会选用哪种药品并说明理由 。
【变式二】某科学兴趣小组的同学利用数字化技术对“空气中氧气体积分数的测定”进行了再探究（如图甲所示），得到的数据曲线如图乙所示。
（1）实验前集气瓶中的水为10mL，若集气瓶的容积为150mL（燃烧匙所占体积忽略不计），实验结束后理论上集气瓶中水的体积约为 　 　mL。
图乙中Y曲线表示的是集气瓶内的 　 　（选填“温度”或“氧气浓度”）。
若第二次进行实验时，图甲中装置漏气，则第二次测得的C点数值比图乙中第一次测得的C点数
值 　 　（选填“大”或“小”）。
（4）科学兴趣小组想探究用不同物质在空气中燃烧测定氧气含量方法的优劣。他们用足量的蜡烛、红磷和白磷分别在相同体积与状态的空气中燃烧用氧气探测器测定密闭容器中剩余氧气与时间的关系如图丙所示，下列说法正确的是 填字母）。
A．测定空气中氧气含量效果最好的是蜡烛，因为它反应速率快
B．该实验证明氧气的浓度较低时，红磷与白磷还能与氧气发生反应
C．若用这三种物质做实验，测得空气中氧气含量均偏高
【变式三】小科设计如图所示的实验装置来同时完成燃烧条件的探究和空气中氧气含量的测定。装置中注射器活塞与内壁摩擦忽略不计。
查阅资料得知：①白磷的着火点是40℃，当容器内的氧气浓度低于一定值时，白磷无法继续燃烧；②“暖宝宝”能耗尽容器中少量的氧气。
实验操作步骤如下：①拉动注射器，检查装置气密性；②将盛有足量白磷的燃烧匙放入空集气瓶中，塞紧塞子，白磷不燃烧；③打开集气瓶塞子，往瓶中倒满80℃的热水，并塞紧塞子，白磷仍然不能燃烧；④打开K1和K2，通过注射器从b管抽水，当注射器中水量达到 毫升时，瓶中液面低于燃烧匙底部，此时立即关闭K1、K2，发现瓶中白磷燃烧；⑤待整个装置冷却至室温时，打开K2发现注射器中的水剩余V2毫升。
（1）步骤①若观察到注射器活塞回到原处，则证明该装置气密性　 　(填“良好”或“不好”)。
（2）结合步骤　 　(填序号)，说明白磷燃烧需要氧气。
（3）该实验得出空气中氧气的体积分数为 (用含有 V1、V2的公式来表示)。
（4）小科多次重复上述实验，得到空气中氧气的体积分数都大于21%。为了减小误差应该如何改进上述操作 　 。
【变式四】研习小组选用铜粉测定空气中氧气含量(原理：铜+氧气→氧化铜)，装置如图。已知硬质玻璃管容积为50mL，注射器量程为50mL。
实验步骤：
I.装置气密性检查完好后，往玻璃管中装入药品(体积不计)，使气球处于瘪的状态(球内空气被挤出)，调节注射器活塞至40.0mL刻度处，记录注射器初始体积为V1，连接好装置。
Ⅱ.点燃酒精灯，先给玻璃管均匀受热，然后用酒精灯加热铜粉位置，并来回缓慢推拉注射器10次(每次推拉范围30mL左右)。
Ⅲ.充分反应后停止加热并冷却到室温，挤出气球内空气，读取此时注射器内气体体积为V2。甲乙两组同学各自完成了以上实验，记录数据如下表所示。
实验组 V1(mL) V2(mL) 氧气体积分数
甲组 40 25 a
乙组 40 22 b
请回答：
（1）步骤I，进行装置气密性检查操作方法：将注射器活塞拉至40.0mL刻度处，然后将其与硬质玻璃管(未装药品)、瘪气球进行组装，并推动注射器活塞至30.0mL处，观察到气球鼓起。固定活塞位置，一段时间后若观察到　 　，则证明装置气密性良好。
（2）步骤Ⅱ，来回缓慢推拉注射器多次的目的是　 　。
（3）乙组测得氧气体积分数b=　 　%，甲乙组实验结果造成差异(a、b不同)的可能原因是　
(写出一点即可)。
若实验结果与理论值相比偏大(超过21%)，推测造成该误差的可能原因是　 (写出一点即可)。
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【核心考点】01空气中氧气体积分数的测定 知识点部分
实验：用红磷测定空气中氧气的体积分数
实验原理
用红磷消耗掉集气瓶中空气中的氧气，使得瓶内气压减小，外界大气压将水槽中的水压入到集气瓶中，压入的水的体积约占集气瓶总体积的五分之一。
为什么要在集气瓶底部铺一层水？
五氧化二磷有毒，加水可以将其溶解。
实验操作步骤？
按图连接装置，在集气瓶中装入适量水并将集气瓶剩余的体积五等分并做好标记，将过量的红磷在空气中点燃并迅速伸入集气瓶中塞紧瓶塞，待充分冷却之后打开止水夹。
反应的文字表达式及化学方程式
文字表达式：红磷 + 氧气 五氧化二磷
化学方程式：4P + 5O2 2P2O5
误差分析
体积分数小于五分之一（倒流的水少了）：装置漏气，红磷不足，没有完全冷却就打开止水夹
体积分数大于五分之一（倒流的水多了）：没有夹紧止水夹，点燃红磷后瓶塞塞慢了
装置气密性的检查
热捂法/手捂法：用手或热毛巾捂住烧瓶，若导管口产生气泡，松开手之后倒吸形成一段水柱，则说明装置气密性良好
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