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考点06 空气中氧气含量的测定

考点解读
用红磷燃烧法测定空气中氧气的含量的有关问题
考查频度
★★★★★
命题角度
主要考查用红磷燃烧法测定空气中氧气含量的原理与结论、误差分析、装置改进等，主要以选择题和探究题的形式考查，属于中等难度题
空气中氧气含量的测定实验：
原 理
利用红磷在空气中燃烧，将瓶内氧气消耗掉，生成五氧化二磷固体，使空气内压强减少，在大气压作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。
4P + 5O22P2O5
装 置
步 骤
①连接装置，检查装置气密性
②把集气瓶的容积分成5等份，做好记号。
③用止水夹夹紧胶管。
④在燃烧匙内放入过量的红磷。
⑤点燃燃烧匙中的红磷，立即伸入集气瓶中，把塞子塞紧
⑥待红磷熄灭并冷却后，打开止水阀
现 象
①集气瓶中有大量的白烟生成，并放出热量?②打开止水夹，烧杯中的水倒流到集气瓶中，并上升到约处
结 论
（1）空气中氧气的体积分数约为。
（2）氮气：不燃烧、不支持燃烧、化性质稳定、不易溶于水
实 验 反 思
（1）若测得氧气的体积分数小于，可能的原因：
①红磷的量不足，氧气没有消耗完；
②装置的气密性不好，冷却后外界空气进入瓶内；
③未等集气瓶冷却至室温就打开止水夹
（2）若测得氧气的体积大于，可能的原因：
①止水夹没有夹紧，瓶内部分气体逸出；
②点燃的红磷伸入瓶中动作太慢，瓶内气体逸出
装 置 改 进

用燃烧法测定空气中氧气含量时，如何选择可燃物?
燃烧法测定空气中氧气含量的原理是利用可燃物燃烧消耗装置中的氧气，使装置内的压强减小，所以对可燃物的选择必须满足以下条件：
（1）可燃物必须能在空气中燃烧，从而消耗空气中的氧气。如，不能选用铁丝，因为铁丝在空气中不燃烧，不能将空气中的氧气消耗完。
（2）可燃物必须是固体，燃烧后的生成物也必须是固体，防止消耗了氧气再产生或混入新的气体使装置内的压强不变。如，不能用氢气，因为氢气可能在瓶内有残留；不能用硫或碳，因为它们燃烧的产物是气体，补充了瓶内的压强，水不能进入。
（3）可燃物燃烧必须只能与空气中的氧气反应，不能与其他气体发生反应。如，不能用镁条，因为镁条在空气中燃烧不但消耗氧气，还会消耗氮气等。
综上所述，选择红磷燃烧测定空气中氧气的含量是比较理想的选择。
【例1】
实验室用燃烧法测得空气中氧气的含量，最适宜选用的可燃物是
A．红磷 B．硫磺 C．木炭 D．蜡烛
【答案】A
【分析】在装有空气的密闭容器中，欲用燃烧法测定空气中氧气含量，所选除氧剂要具备以下特征：本身能够在空气中燃烧；本身的状态为非气体；生成的物质为非气态；据此进行分析判断。
【解析】A、红磷本身是固体，能在空气中燃烧，且生成物五氧化二磷是固体，可以用于除去空气中的氧气，故选项正确。B、硫磺在空气中能够燃烧生成二氧化硫气体，虽除去氧气，但增加了新的气体，不能用于测定空气中氧气的含量，故选项错误。C、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体或者一氧化碳气体甚至是两者的混合气体，虽除去氧气，但增加了新的气体，不能用于测定空气中氧气的含量，故选项错误。D、蜡烛在空气中燃烧生成二氧化碳和水，虽除去氧气，但增加了新的气体，不能用于测定空气中氧气的含量，故选项错误。故选A。
【例2】
【双选】下列装置都可用于测定空气里氧气的含量，a、b两物质的选择正确的是
A．a是铜，b是红磷 B．a是铜，b是木炭
C．a是汞，b是红磷 D．a是汞，b是木炭
【答案】AC
【分析】用燃烧法除去密闭容器中空气成分里的氧气，要求物质可在空气中燃烧并不再生成气体物质。因此在测定空气成分时选用的物质必须满足以下要求：该物质在空气中能够燃烧；该物质是非气体状态的物质；对应的生成物不能是气体。
【解析】铜被加热生成氧化铜，没有生成新的气体；红磷燃烧后生成五氧化二磷固体，没有生成新的气体；汞加热生成氧化汞是固体，没有生成新的气体；木炭和氧气反应后生成二氧化碳气体，生成了新的气体；故选AC。
【例3】
用如图所示装置来测定空气中氧气的含量，对该实验认识错误的是
A．铜粉用量的多少，会影响实验结果
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
【答案】D
【解析】A、要准确测定空气中氧气的体积分数，只有使用铜丝的量是足量的，才能全部消耗掉密闭注射器里的空气中的氧气，A正确；
B、气体的体积要受温度的影响，读数时必须等到装置冷却至室温再读，不等装置冷却至室温就读数，读数偏小，B正确；
C、气球的作用是调节气压，使氧气完全反应，C正确；
D、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和玻璃管中气体总体积的，D错。
【例4】
甲图所示为测定空气中氧气含量的装置及药品。
（1）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，广口瓶冷却后打开弹簧夹
（2）小明同用足量的木炭代替红磷，氢氧化钠溶液代替水来做此实验。小明操作正确，但是测得的数据小于用红磷测得的数据，其原因是木炭燃烧除生成二氧化碳外还可能生成　　　　　　。
（3）市售“暖宝宝”中发热剂的主要成分是：铁粉、炭粉、水和食盐等，反应原理可以简化为铁生锈，小明用配制的发热剂按图乙装置实验，他不是将足量的发热剂堆在瓶底，而是将其涂抹在广口瓶内壁的四周，这样做的目的是　　　　　。
（4）在上述三个实验操作都正确的情况下，与另外两个实验的测量结果相比，第三个实验的测量结果与空气中氧气的含量更接近，推测其主要原因，最合理的是　　　　　　。
【答案】（1）C
（2）一氧化碳
（3）增大与氧气的接触面积，加快缓慢氧化
（4）可以防止磷燃烧产生的白烟散逸到空气中，再就是实验在密闭体系中进行，读数更准确
【解析】（1）保证实验成功的条件是：正式开始实验前，要先检查装置的气密性，防止装置漏气；燃烧匙中的红磷足量；等集气瓶冷却，打开止水夹；点燃红磷后燃烧匙插入集气瓶慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出，进入的水的量应大于集气瓶体积的；
（2）木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳气体能够被氢氧化钠溶液吸收，木炭在氧气中不完全燃烧，会生成一氧化碳，瓶内气压变化小，导致测得的数据小于用红磷测得的数据；
（3）暖宝宝中的铁粉与水和空气中氧气发生了缓慢氧化，从而使瓶内的压强减小；将其涂抹在广口瓶内壁的四周，这样做的目的是增大与氧气的接触面积，加快缓慢氧化；
（4）第三个实验与另外两个实验的测量结果相比，它可以防止磷燃烧产生的白烟散逸到空气中，再就是实验在密闭体系中进行，读数更准确。

1．为了除去空气中的氧气而不增加其他气体的量，某同采用燃烧法除去空气中的氧气，下列物质中最适宜选用的是
A. 铁丝 B. 木炭 C. 蜡烛 D. 红磷
2．某班同用如图装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住乳胶管。点燃红磷，伸入瓶中并塞上瓶塞。待红磷熄灭后一段时间，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。实验完毕，甲同的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5，下列对这种现象解释不合理的是
A. 甲同使用红磷的量太少，瓶内氧气没有消耗完
B. 甲同未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内
C. 甲同未等到冷却至室温就打开弹簧夹
D. 甲同插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出
3．实验室里可用如下图装置粗略测定空气中氧气的体积分数，图中注射器内有一可自由滑动的活塞，活塞左端管内密封有空气，右端跟外界空气相通。实验开始前活塞处在刻度5厘米处。实验时，用热水对玻璃管内足量的白磷微热，反应开始就撤离热水，待反应结束后冷却至室温。整个实验过程观察到活塞移动的情况是
A. 向左移动4厘米刻度附近停止
B. 向右移动到6厘米刻度附近停止
C. 先向右移动，再向左移动到5厘米刻度附近停止
D. 先向右移动，再向左移动到4厘米刻度附近停止
4．图1所示装置可用于测定空气中氧气的含量，其中与集气瓶相连的压强传感器等电子设备能将集气瓶内气体压强精确地记录并保存下来。图2、图3是用该装置测得的红磷和木炭分别在集气瓶中燃烧的压强﹣时间关系图(该装置气密性良好，p0是集气瓶内初始气压，p和 p′分别是反应结束后恢复到室温时集气瓶内的气压。已知相同条件下集气瓶中气体压强与气体所占体积成正比)。下列说法正确的是
A. 燃烧匙内所装红磷或木炭的多少对实验结果无影响
B. 反应开始时集气瓶中压强瞬间变大均是由燃烧瞬间产生了大量气体引起的
C. 图 3 中 p′=p0 是因为该实验装置漏气造成的
D. 由图 2 中 p=0.79p0 可推出空气中氧气的体积占总体积的 21%
5．暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量与铁粉的氧化。小涛同设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图所示，实验后从量筒中流入玻璃瓶（容积为250mL）中的水的体积为45mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）。下列说法错误的是
A．实验前必须检查装置的气密性
B．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数为18%
C．若实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足
D．必须等温度计的读数恢复至实验前的温度后才能记录量筒内剩余水的体积
6．为测定空气中氧气的含量，小华同打算设计如下方案：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下图的实验装置。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，将注射器的活塞前沿从20 mL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____________________。
（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。
可观察到活塞前沿停在____________刻度处。
（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__________________________________________________。
7．某校研究性习小组用下图装置进行镁条在空气中燃烧的实验，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%。
【查阅资料】镁在空气中能与氧气反应生成固体氧化镁，也能与空气中的氮气反应生成固体氮化镁。
（1）中细沙的作用是________________。
（2）冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶中的原因是_________________________。
（3）若镁条只和空气的氧气反应。则进入集气瓶中的水最多不超过其容积的________%。现进入集气瓶中的水的体积约为70%，根据空气的组成可推出减少的气体中一定含有________。
（4）综上探究，测定空气中氧气的含量的试验中红磷的替代品有什么要求？_______________________________________________________（写出一点即可）
（5）二氧化碳在一定条件下反应生成碳和氧化镁，写出此反应的文字表达式：
_________________________________________________________。
8．某兴趣小组的同在习了空气中氧气含量的测定的基础上，改进了教材中的实验，设计出了如图所示的实验装置。实验步骤如下：
①连接仪器，检查装置气密性，发现装置气密性良好。
②在集气瓶里装进适量a体积的水，燃烧匙里放一小块白磷，在酒精灯上把玻璃棒下端加热，按图示把集气瓶中的空气密封起来，把集气瓶内的长导管伸到瓶底，长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中。
③把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧产生大量白烟，同时放热。
④待白磷燃烧熄灭后，稍加振荡，白烟消失。
⑤待集气瓶完全冷却到室温，量出集气瓶中水的体积为b，整个集气瓶的体积为c。
⑥根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数。
根据以上信息，回答下列问题：
（1）在白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面的变化情况是 ．
（2）若实验成功，请写出a、b、c三个数据应满足的一个等式关系 ．
9．某校化兴趣小组就空气中氧气的含量进行了分组实验探究。
Ⅰ组：（1）为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证_______。
（2）小组同共同设计下图所示的两套装置，你认为合理的是___________(填序号)。为了确保实验的成功，在装药品之前应该______________。
Ⅱ组：Ⅱ组同发现Ⅰ组实验可能产生实验误差，对实验进行了改进，下图是Ⅱ组同测定空气中氧气含量实验的两套装置图，请结合图示回答有关问题。
（1）装置中气球的作用是_______________________。
（2）装置一和装置二中气球的位置不同，______________(填“装置一”或“装置二”)更合理，理由是____________________________________________。
（3）用弹簧夹夹紧气球口部后，检查装置一气密性的方法是______________。
10．空气中氧气含量测定的再认识。
【经典赏析】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1/5。
【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)，兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于1/5。其原因可能是：装置漏气；红磷量不足，装置内氧气有剩余；_______。
（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____________。
【提出问题】能否设计一套实验装置以解决上述缺陷？
【实验改进】
改进一：兴趣小组同，设计了如图3所示装置：用一个100mL量筒倒扣在水中，使量筒内外液面均位于40mL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_________(填仪器名称)的铁架台的铁圈上加热。一会儿，白磷发生燃烧，量筒内液面上升，向烧杯内加水直至量筒内外液面相平，读出此时液面所对刻度。
（3）放白磷的平板用银做的原因是：银的_____________(填物理性质)性好，易将白磷温度升高，且化性质稳定。
（4）最终，液面大约位于量筒刻度______mL处；白磷燃烧的文字表达式为_____________。
改进二：兴趣小组同又进行了大胆改进，设计图4(选用容积为40mL的的试管作反应容器，注射器活塞初始位置为20mL处，注射器空间为20mL，活塞与内壁摩擦力及连接管空间容积忽略不计)实验方案进行，收到了良好的效果。
（5）兴趣小组同装配好图4装置，确认气密性良好后，将弹簧夹松开，直接给足量的红磷加热，红磷燃烧后，一开始活塞的运动方向为_____________，反应完全并冷却后，注射器活塞最终将停留在约为_______mL(填整数)刻度处。
【交流反思】
（6）对照图2，改进后的实验装置有何优点_____________(答一点即可)。

1．【2017年湖南省邵阳市】如图为测定空气中氧气含量的实验装置，下列做法合理的是
A．用过量的红磷进行实验
B．红磷点燃后，缓慢伸入瓶中并塞紧橡皮塞
C．红磷熄灭后，立即打开止水夹
D．用木炭代替红磷进行实验
2．【2017年江苏省扬州市】某实验过程如下：取a g锡粉置于密闭容器中，称得容器和固体的总质量为b g，煅烧使锡粉与O2充分反应；冷却后打开容器时发现有空气冲入，待容器内气体组成恢复到反应前，称得容器和固体的总质量为c g；取出所有固体，称得固体为d g。则c等于
A．d+b+a B．d-b-a C．d-b+a D．d+b-a
3．【2017年山东省菏泽市】如图是用红磷燃烧法测定空气里氧气含量的装置图，有关此实验的结论与分析错误的是
A．此实验证明，氧气约占空气体积的1/5
B．此实验证明，反应后组气瓶内剩余的气体，既不易溶于水，也不支持燃烧
C．该实验中的红磷还可以用硫来代替
D．若该实验没有达到预期目的，可能的原因之一是装置气密性不好造成的
4．【2017年甘肃省兰州市】如图是用燃磷法测定“空气中氧气含量”的实验，下列说法正确的是
A．装置中的红磷可以用铁丝来代替
B．待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，再观察现象
C．红磷在空气中燃烧产生大量的白雾
D．实验测定氧气的质量约占空气总质量的
5．【2017年山东省东营市】小东通过查阅资料，根据铁在空气中生锈的原理，设计了如图所示的实验装置，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242 mL，实验8分钟后打开止水夹，水从烧杯流入广口瓶中的体积为48 mL。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，可知空气中氧气的体积分数约为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
6．【2017年江苏省南京市】空气中氧气含量测定的经典赏析。
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）写出汞与氧气反应的化方程式：___________________________________（用化符号表示）。
（2）本实验中选择使用汞的优点有：
①汞在加热的条件下，只和氧气反应。
②汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来测量反应器内空间体积的变化。
③生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气中，把得到的氧气加到剩下的4/5体积的气体中，结果所得气体跟空气的性质完全一样。
根据资料卡片，请再补充本实验使用汞的两个优点，并说明依据。
④_____________________________________________________________________________。
⑤_____________________________________________________________________________。
（3）通过实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积1/5的结论。请根据现在的认识，对此结论予以补充。_________________________________。
你有什么收获，总结一下吧！
考点06 空气中氧气含量的测定

考点解读
用红磷燃烧法测定空气中氧气的含量的有关问题
考查频度
★★★★★
命题角度
主要考查用红磷燃烧法测定空气中氧气含量的原理与结论、误差分析、装置改进等，主要以选择题和探究题的形式考查，属于中等难度题
空气中氧气含量的测定实验：
原 理
利用红磷在空气中燃烧，将瓶内氧气消耗掉，生成五氧化二磷固体，使空气内压强减少，在大气压作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。
4P + 5O22P2O5
装 置
步 骤
①连接装置，检查装置气密性
②把集气瓶的容积分成5等份，做好记号。
③用止水夹夹紧胶管。
④在燃烧匙内放入过量的红磷。
⑤点燃燃烧匙中的红磷，立即伸入集气瓶中，把塞子塞紧
⑥待红磷熄灭并冷却后，打开止水阀
现 象
①集气瓶中有大量的白烟生成，并放出热量?②打开止水夹，烧杯中的水倒流到集气瓶中，并上升到约处
结 论
（1）空气中氧气的体积分数约为。
（2）氮气：不燃烧、不支持燃烧、化性质稳定、不易溶于水
实 验 反 思
（1）若测得氧气的体积分数小于，可能的原因：
①红磷的量不足，氧气没有消耗完；
②装置的气密性不好，冷却后外界空气进入瓶内；
③未等集气瓶冷却至室温就打开止水夹
（2）若测得氧气的体积大于，可能的原因：
①止水夹没有夹紧，瓶内部分气体逸出；
②点燃的红磷伸入瓶中动作太慢，瓶内气体逸出
装 置 改 进

用燃烧法测定空气中氧气含量时，如何选择可燃物?
燃烧法测定空气中氧气含量的原理是利用可燃物燃烧消耗装置中的氧气，使装置内的压强减小，所以对可燃物的选择必须满足以下条件：
（1）可燃物必须能在空气中燃烧，从而消耗空气中的氧气。如，不能选用铁丝，因为铁丝在空气中不燃烧，不能将空气中的氧气消耗完。
（2）可燃物必须是固体，燃烧后的生成物也必须是固体，防止消耗了氧气再产生或混入新的气体使装置内的压强不变。如，不能用氢气，因为氢气可能在瓶内有残留；不能用硫或碳，因为它们燃烧的产物是气体，补充了瓶内的压强，水不能进入。
（3）可燃物燃烧必须只能与空气中的氧气反应，不能与其他气体发生反应。如，不能用镁条，因为镁条在空气中燃烧不但消耗氧气，还会消耗氮气等。
综上所述，选择红磷燃烧测定空气中氧气的含量是比较理想的选择。
【例1】
实验室用燃烧法测得空气中氧气的含量，最适宜选用的可燃物是
A．红磷 B．硫磺 C．木炭 D．蜡烛
【答案】A
【分析】在装有空气的密闭容器中，欲用燃烧法测定空气中氧气含量，所选除氧剂要具备以下特征：本身能够在空气中燃烧；本身的状态为非气体；生成的物质为非气态；据此进行分析判断。
的混合气体，虽除去氧气，但增加了新的气体，不能用于测定空气中氧气的含量，故选项错误。D、蜡烛在空气中燃烧生成二氧化碳和水，虽除去氧气，但增加了新的气体，不能用于测定空气中氧气的含量，故选项错误。故选A。
【例2】
【双选】下列装置都可用于测定空气里氧气的含量，a、b两物质的选择正确的是
A．a是铜，b是红磷 B．a是铜，b是木炭
C．a是汞，b是红磷 D．a是汞，b是木炭
【答案】AC
【分析】用燃烧法除去密闭容器中空气成分里的氧气，要求物质可在空气中燃烧并不再生成气体物质。因此在测定空气成分时选用的物质必须满足以下要求：该物质在空气中能够燃烧；该物质是非气体状态的物质；对应的生成物不能是气体。
【例3】
用如图所示装置来测定空气中氧气的含量，对该实验认识错误的是
A．铜粉用量的多少，会影响实验结果
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
【答案】D
【解析】A、要准确测定空气中氧气的体积分数，只有使用铜丝的量是足量的，才能全部消耗掉密闭注射器里的空气中的氧气，A正确；
B、气体的体积要受温度的影响，读数时必须等到装置冷却至室温再读，不等装置冷却至室温就读数，读数偏小，B正确；
C、气球的作用是调节气压，使氧气完全反应，C正确；
D、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和玻璃管中气体总体积的，D错。.+
【例4】
甲图所示为测定空气中氧气含量的装置及药品。
（1）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，广口瓶冷却后打开弹簧夹
（2）小明同用足量的木炭代替红磷，氢氧化钠溶液代替水来做此实验。小明操作正确，但是测得的数据小于用红磷测得的数据，其原因是木炭燃烧除生成二氧化碳外还可能生成　　　　　　。
（3）市售“暖宝宝”中发热剂的主要成分是：铁粉、炭粉、水和食盐等，反应原理可以简化为铁生锈，小明用配制的发热剂按图乙装置实验，他不是将足量的发热剂堆在瓶底，而是将其涂抹在广口瓶内壁的四周，这样做的目的是　　　　　。
（4）在上述三个实验操作都正确的情况下，与另外两个实验的测量结果相比，第三个实验的测量结果与空气中氧气的含量更接近，推测其主要原因，最合理的是　　　　　　。
【答案】（1）C
（2）一氧化碳
（3）增大与氧气的接触面积，加快缓慢氧化
（4）可以防止磷燃烧产生的白烟散逸到空气中，再就是实验在密闭体系中进行，读数更准确
（2）木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳气体能够被氢氧化钠溶液吸收，木炭在氧气中不完全燃烧，会生成一氧化碳，瓶内气压变化小，导致测得的数据小于用红磷测得的数据；
（3）暖宝宝中的铁粉与水和空气中氧气发生了缓慢氧化，从而使瓶内的压强减小；将其涂抹在广口瓶内壁的四周，这样做的目的是增大与氧气的接触面积，加快缓慢氧化；
（4）第三个实验与另外两个实验的测量结果相比，它可以防止磷燃烧产生的白烟散逸到空气中，再就是实验在密闭体系中进行，读数更准确。

1．为了除去空气中的氧气而不增加其他气体的量，某同采用燃烧法除去空气中的氧气，下列物质中最适宜选用的是
A. 铁丝 B. 木炭 C. 蜡烛 D. 红磷
【答案】D
【解析】采用燃烧法除去空气中的氧气而又不增加其他气体的量，铁丝在空气中不能燃烧，木炭燃烧生成二氧化碳气体，蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，红磷燃烧生成固体。故选D。
2．某班同用如图装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住乳胶管。点燃红磷，伸入瓶中并塞上瓶塞。待红磷熄灭后一段时间，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。实验完毕，甲同的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5，下列对这种现象解释不合理的是
A. 甲同使用红磷的量太少，瓶内氧气没有消耗完
B. 甲同未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内
C. 甲同未等到冷却至室温就打开弹簧夹
D. 甲同插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出
【答案】D
到冷却至室温就打开弹簧夹，会导致实验中装置内的气体受热膨胀而逸出，所以使得广口瓶内水面上升明显小于瓶内体积的五分之一，故解释合理；D、甲同插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出，因此测定氧气体积分数增大，故D解释不合理；故选D。——
3．实验室里可用如下图装置粗略测定空气中氧气的体积分数，图中注射器内有一可自由滑动的活塞，活塞左端管内密封有空气，右端跟外界空气相通。实验开始前活塞处在刻度5厘米处。实验时，用热水对玻璃管内足量的白磷微热，反应开始就撤离热水，待反应结束后冷却至室温。整个实验过程观察到活塞移动的情况是
A. 向左移动4厘米刻度附近停止
B. 向右移动到6厘米刻度附近停止
C. 先向右移动，再向左移动到5厘米刻度附近停止
D. 先向右移动，再向左移动到4厘米刻度附近停止
【答案】D
D。
4．图1所示装置可用于测定空气中氧气的含量，其中与集气瓶相连的压强传感器等电子设备能将集气瓶内气体压强精确地记录并保存下来。图2、图3是用该装置测得的红磷和木炭分别在集气瓶中燃烧的压强﹣时间关系图(该装置气密性良好，p0是集气瓶内初始气压，p和 p′分别是反应结束后恢复到室温时集气瓶内的气压。已知相同条件下集气瓶中气体压强与气体所占体积成正比)。下列说法正确的是
A. 燃烧匙内所装红磷或木炭的多少对实验结果无影响
B. 反应开始时集气瓶中压强瞬间变大均是由燃烧瞬间产生了大量气体引起的
C. 图 3 中 p′=p0 是因为该实验装置漏气造成的
D. 由图 2 中 p=0.79p0 可推出空气中氧气的体积占总体积的 21%
【答案】D
D. 由于相同条件下集气瓶中气体压强与气体所占体积成正比，由图2中p=0.79p0 可推出集气瓶内剩余气体占空气的体积的79％，故可得出空气中氧气的体积占总体积的21%，正确。故选D。
5．暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量与铁粉的氧化。小涛同设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图所示，实验后从量筒中流入玻璃瓶（容积为250mL）中的水的体积为45mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）。下列说法错误的是
A．实验前必须检查装置的气密性
B．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数为18%
C．若实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足
D．必须等温度计的读数恢复至实验前的温度后才能记录量筒内剩余水的体积
【答案】B
【分析】测定空气中氧气含量的实验原理是：药品消耗消耗了瓶内的氧气，生成的是固体，使瓶内压强减小，在外界大气压的作用下水被压进集气瓶，进入水的体积就是集气瓶内原来氧气的体积。保证本实验成功的关键是：①装置气密性好；②药品要足量；③要冷却至室温再读数等，本题结合红磷测定氧气的原理分析即可。
【解析】A．如果装置漏气，会使进入的水偏少，测定的结果偏小，实验前必须检查装置的气密性，故正确；
B．铁生锈消耗氧气，使装置内的气压减小，进入水的体积就是消耗氧气的体积，集气瓶内空气的体积是（250﹣20）mL=230ml，进入水的体积是45mL，即氧气的体积是45mL，因此氧气的体积分数=≈19.6%，故错误；
C、发热剂的量必须足量，因为只有足量的发热剂才能把氧气消耗完，使结果准确，若实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足，故正确；
D、必须等温度计的读数恢复至实验前的温度后才能记录量筒内剩余水的体积，使结果准确，故正确。
6．为测定空气中氧气的含量，小华同打算设计如下方案：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下图的实验装置。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，将注射器的活塞前沿从20 mL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____________________。
（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。
可观察到活塞前沿停在____________刻度处。
（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__________________________________________________。
【答案】（1）装置气密性好
（2）8mL
（3）白磷燃烧，有大量白烟；活塞先右移动，后左移动；最终在8mL刻度处
（4）可能会导致活塞右移冲出脱落
量白烟；活塞先右移动，后左移动；最终在8mL刻度处。（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。例如可能会导致活塞右移冲出脱落。@！
7．某校研究性习小组用下图装置进行镁条在空气中燃烧的实验，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%。
【查阅资料】镁在空气中能与氧气反应生成固体氧化镁，也能与空气中的氮气反应生成固体氮化镁。
（1）中细沙的作用是________________。
（2）冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶中的原因是_________________________。
（3）若镁条只和空气的氧气反应。则进入集气瓶中的水最多不超过其容积的________%。现进入集气瓶中的水的体积约为70%，根据空气的组成可推出减少的气体中一定含有________。
（4）综上探究，测定空气中氧气的含量的试验中红磷的替代品有什么要求？_______________________________________________________（写出一点即可）
（5）二氧化碳在一定条件下反应生成碳和氧化镁，写出此反应的文字表达式：
_________________________________________________________。
【答案】（1）防止高温熔融物溅落瓶底使集气瓶炸裂
（2）镁条燃烧消耗瓶内的气体，瓶内气压减小，在外界大气压的作用下，水进入集气瓶
（3）21 氮气
（4）只能与空气中的氧气反应
（5）镁+二氧化碳碳+氧化镁
（3）氧气约占空气体积的21%，若镁条只和空气的氧气反应。则进入集气瓶中的水最多不超过其容积的21%；若进入集气瓶中的水的体积约为70%，则除了消耗氧气外，还消耗了部分氮气；
（4）通过以上探究，发现测定空气中氧气含量选择可燃物的时候应注意：可燃物只与空气中氧气反应且生成物是固体；
（5）镁可与二氧化碳在一定条件下反应生成碳和氧化镁，该反应的文字表达式为镁+二氧化碳碳+氧化镁。
8．某兴趣小组的同在习了空气中氧气含量的测定的基础上，改进了教材中的实验，设计出了如图所示的实验装置。实验步骤如下：
①连接仪器，检查装置气密性，发现装置气密性良好。
②在集气瓶里装进适量a体积的水，燃烧匙里放一小块白磷，在酒精灯上把玻璃棒下端加热，按图示把集气瓶中的空气密封起来，把集气瓶内的长导管伸到瓶底，长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中。
③把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧产生大量白烟，同时放热。
④待白磷燃烧熄灭后，稍加振荡，白烟消失。
⑤待集气瓶完全冷却到室温，量出集气瓶中水的体积为b，整个集气瓶的体积为c。
⑥根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数。
根据以上信息，回答下列问题：
（1）在白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面的变化情况是 ．
（2）若实验成功，请写出a、b、c三个数据应满足的一个等式关系 ．
【答案】（1）先下降后升高
（2）（b﹣a）=（c﹣a）×
（2）由于氧气约占空气体积的五分之一，若实验成功，a、b、c三个数据应满足的一个等式关系是：（b﹣a）=（c﹣a）×。#·
9．某校化兴趣小组就空气中氧气的含量进行了分组实验探究。
Ⅰ组：（1）为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证_______。
（2）小组同共同设计下图所示的两套装置，你认为合理的是___________(填序号)。为了确保实验的成功，在装药品之前应该______________。
Ⅱ组：Ⅱ组同发现Ⅰ组实验可能产生实验误差，对实验进行了改进，下图是Ⅱ组同测定空气中氧气含量实验的两套装置图，请结合图示回答有关问题。
（1）装置中气球的作用是_______________________。
（2）装置一和装置二中气球的位置不同，______________(填“装置一”或“装置二”)更合理，理由是____________________________________________。
（3） 用弹簧夹夹紧气球口部后，检查装置一气密性的方法是______________。
【答案】Ⅰ.（1）足量
（2）A 检查装置气密性
Ⅱ. （1）起缓冲作用，防止装置内压强过大而使橡皮塞蹦出来
（2）装置一 能让空气更易流通，全部通过铜粉，使氧气与铜粉充分反应
（3）将注射器向后拉开一段距离，后松开注射器活塞，又回复到原处，说明装置气密性良好
Ⅱ. （1）当由于加热使装置内气体膨胀压强增大时，气球胀大，调节压强，所以气球的作用是起缓冲作用，防止装置内压强过大而使橡皮塞蹦出来。（2）装置一中气球的位置更合理，原因是：能让空气更易流通，全部通过铜粉，使氧气与铜粉充分反应。（3）用弹簧夹夹紧气球口部后，检查装置一气密性的方法是：将注射器向后拉开一段距离，后松开注射器活塞，又回复到原处，说明装置气密性良好。
10．空气中氧气含量测定的再认识。
【经典赏析】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1/5。
【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)，兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于1/5。其原因可能是：装置漏气；红磷量不足，装置内氧气有剩余；_______。
（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____________。
【提出问题】能否设计一套实验装置以解决上述缺陷？
【实验改进】
改进一：兴趣小组同，设计了如图3所示装置：用一个100mL量筒倒扣在水中，使量筒内外液面均位于40mL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_________(填仪器名称)的铁架台的铁圈上加热。一会儿，白磷发生燃烧，量筒内液面上升，向烧杯内加水直至量筒内外液面相平，读出此时液面所对刻度。
（3）放白磷的平板用银做的原因是：银的_____________(填物理性质)性好，易将白磷温度升高，且化性质稳定。
（4）最终，液面大约位于量筒刻度______mL处；白磷燃烧的文字表达式为_____________。
改进二：兴趣小组同又进行了大胆改进，设计图4(选用容积为40mL的的试管作反应容器，注射器活塞初始位置为20mL处，注射器空间为20mL，活塞与内壁摩擦力及连接管空间容积忽略不计)实验方案进行，收到了良好的效果。
（5）兴趣小组同装配好图4装置，确认气密性良好后，将弹簧夹松开，直接给足量的红磷加热，红磷燃烧后，一开始活塞的运动方向为_____________，反应完全并冷却后，注射器活塞最终将停留在约为_______mL(填整数)刻度处。
【交流反思】
（6）对照图2，改进后的实验装置有何优点_____________(答一点即可)。
【答案】【经典赏析】氮气
【实验回顾】
（1）未等冷却就打开弹簧夹 （2）污染空气 (合理答案皆可)
【实验改进】
石棉
（3）导热
（4）32 磷+氧气五氧化二磷
（5）向右移动 8
【交流反思】
（6）减少实验误差(不污染环境或便于读数)(其他合理答案给分)
（2）红磷在空气中生成五氧化二磷有毒并放出热量，点燃后才放入集气瓶内会赶走瓶内的一部分空气，也会污染空气；给烧杯加热时必须垫石棉；
（3）放白磷的平板用银做的原因是利用银的导热性好，易将白磷温度升高，且化性质稳定；
（4）足量白磷燃烧会消耗完装置内的氧气并生成五氧化二磷，即气体体积减少8 mL，故填：32，磷+氧气五氧化二磷；
（5）兴趣小组同装配好仪器并确认气密性良好后。第一组同将弹簧夹夹紧橡皮管，给足量的红磷加热，燃烧结束待试管冷却后松开弹簧夹，由于只消耗了试管内的氧气，所以氧气的体积是40mL的五分之一，为8mL，所以注射器活塞将从20mL刻度处前移到约为 12mL刻度处才停止。第二组同将弹簧夹松开，直接给足量的红磷加热，由于反应放热，所以红磷燃烧后活塞运动方向为先向右，然后由于氧气消耗，且温度降低，所以活塞最后向左。由于装置内氧气均被消耗，所以氧气的体积为60mL的五分之一，为12mL，所以反应完全并冷却后，注射器活塞最终将停留在约为 8mL刻度处；
（6）对照图2，改进后的实验装置优点：由于一直在密闭环境反应，所以不污染环境，由于注射器有刻度，所以便于读数，所以有减少实验误差、不污染环境或便于读数等。
点睛：量筒是用来量度液体体积的，在使用时要注意：量筒不能受热或不能作反应容器，也不能量取温度过高或过低的液体，否则，量筒的标度就不准确了。……7

1．【2017年湖南省邵阳市】如图为测定空气中氧气含量的实验装置，下列做法合理的是
A．用过量的红磷进行实验
B．红磷点燃后，缓慢伸入瓶中并塞紧橡皮塞
C．红磷熄灭后，立即打开止水夹
D．用木炭代替红磷进行实验
【答案】A
气体受热逸出使测定结果偏大；C、红磷熄灭后，立即打开止水夹，气体受热膨胀影响，使倒流的水偏少，测定结果偏小； D、用木炭代替红磷进行实验，会因生成二氧化碳气体，使瓶内气体的量不减少，压强不变小，不能用于测定空气中氧气的含量。故选A。
2．【2017年江苏省扬州市】某实验过程如下：取a g锡粉置于密闭容器中，称得容器和固体的总质量为b g，煅烧使锡粉与O2充分反应；冷却后打开容器时发现有空气冲入，待容器内气体组成恢复到反应前，称得容器和固体的总质量为c g；取出所有固体，称得固体为d g。则c等于
A．d+b+a B．d-b-a C．d-b+a D．d+b-a
【答案】D
【解析】根据题中的叙述可知，容器的质量为b g-a g;冷却后打开容器时发现有空气冲入，待容器内气体组成恢复到反应前，称得容器和固体的总质量为c g；c等于容器的质量加上取出的固体d g的质量；所以c=b-a+d；故答案选择D。
3．【2017年山东省菏泽市】如图是用红磷燃烧法测定空气里氧气含量的装置图，有关此实验的结论与分析错误的是
A．此实验证明，氧气约占空气体积的1/5
B．此实验证明，反应后组气瓶内剩余的气体，既不易溶于水，也不支持燃烧
C．该实验中的红磷还可以用硫来代替
D．若该实验没有达到预期目的，可能的原因之一是装置气密性不好造成的
【答案】C
证明，反应后组气瓶内剩余的气体，既不易溶于水，也不支持燃烧；C．该实验中的红磷不用硫来代替，因为二氧化硫是气体；D．装置气密性不好，可能会导致测定结果偏大或偏小；选C。@@
4．【2017年甘肃省兰州市】如图是用燃磷法测定“空气中氧气含量”的实验，下列说法正确的是
A．装置中的红磷可以用铁丝来代替
B．待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，再观察现象
C．红磷在空气中燃烧产生大量的白雾
D．实验测定氧气的质量约占空气总质量的
【答案】B
【解析】测定空气中氧气含量的原理是，利用物质与空气中的氧气反应，又不生成气体，使瓶内气体减少，压强变小，水倒流入集气瓶内，倒流的水的体积就等于瓶内氧气的体积。A、干燥的铁不能与空气中的氧气反应；B、待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，再观察现象，否则易导致测定结果不准确；C、红磷在空气中燃烧产生大量的白烟；D、实验测定氧气的体积约占空气总体积的，而不是质量。故选B。
5．【2017年山东省东营市】小东通过查阅资料，根据铁在空气中生锈的原理，设计了如图所示的实验装置，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242 mL，实验8分钟后打开止水夹，水从烧杯流入广口瓶中的体积为48 mL。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，可知空气中氧气的体积分数约为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
【答案】A
足，时间足够长，可充分消耗氧气，测定结果比较准确；D、此实验所用药品不含汞元素，可有效解决拉瓦锡实验中的汞污染问题，正确。故选A。
6．【2017年江苏省南京市】空气中氧气含量测定的经典赏析。
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）写出汞与氧气反应的化方程式：___________________________________（用化符号表示）。
（2）本实验中选择使用汞的优点有：
①汞在加热的条件下，只和氧气反应。
②汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来测量反应器内空间体积的变化。
③生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气中，把得到的氧气加到剩下的4/5体积的气体中，结果所得气体跟空气的性质完全一样。
根据资料卡片，请再补充本实验使用汞的两个优点，并说明依据。
④_____________________________________________________________________________。
⑤_____________________________________________________________________________。
（3）通过实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积1/5的结论。请根据现在的认识，对此结论予以补充。_________________________________。
【答案】（1）2Hg+O22HgO
（2）④汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽
⑤氧化汞的密度小于汞，且不溶于汞，因此易与汞分离（其他合理答案均给分）
（3）空气的成分按体积计大约是：氧气21％、氮气78％、稀有气体等其他成分1％。
【解析】（1）汞与氧气反应生成氧化汞，反应的化方程式为2Hg+O22HgO。（2）根据资料卡片，空气的成分按体积计大约是：氧气21％、氮气78％、稀有气体等其他成分1％。@~

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