空气中氧气含量的测定实验探究专项训练

1、空气中氧气含量的测定实验专题复习知识梳理空气中氧气含量的测定如右图所示。1、可观察到的现象是 磷燃烧有大量白烟生成，打开止水夹后水进入集气瓶内大约1/5体积处 。点燃2、该实验设计的原理是利用 红磷燃烧耗尽密闭容器中1/5体积的氧气，使容器内压强减小，导致水被吸入集气瓶内大约1/5体积。反应方程式为：4P + 5O2 = 2P2O5 。3【实验步骤】1）在集气瓶内加入少量水（用于溶解生成的五氧化二磷，同时吸收燃烧产生的热，有利于瓶内降温），把集气瓶剩余容积划分为5等分，并做上记号。2用止水夹夹紧乳胶管。把燃烧匙内的红磷放在酒精灯火焰上点燃，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。观察红磷燃烧时的现象。3待红

2、磷熄灭并冷却后，打开止水夹，观察实验现象及水面的变化情况。4【实验现象】红磷燃烧时发出黄白色火焰，同时放出热量，随着反应的进行，瓶内充满白烟。待集气瓶冷却到室温时，打开止水夹，烧杯中的水被吸进集气瓶中，进水的体积恰好近似于集气瓶中原空气体积的1/5。5【注意事项】1装置不能漏气。2红磷要过量，以保证瓶内的氧气耗完。 3点燃红磷后要立即伸入集气瓶中，并塞紧塞子，不能使外界空气进入瓶内。4止水夹要夹紧，防止红磷燃烧时气体膨胀使瓶中气体从导管逸出。5等到集气瓶冷却到室温时再打开止水夹，防止瓶内气温高于外界气温，使进入瓶内的水减少6【实验分析】实验后若结果偏小，可能的原因有红磷量过少 、装置气密性不好

3、 、没有冷却到室温就打开止水夹 。实验后若结果偏大，可能的原因有止水夹没有夹紧 、燃烧匙伸入集气瓶过慢 。7、实验时选择的可燃物需具备以下条件：（1）能在空气中燃烧 （如铁丝不行）；（2）燃烧时只消耗氧气 （如镁带不行）；（3）生成物不能为气体 （如硫粉、木炭等不行）。8、该实验还可推出，瓶内剩余4/5体积的气体是氮气 ，其物理性质有无色无味、难溶于水 ；化学性质有不燃烧也不支持燃烧 。9其他常见变形装置如下图： 装置形式虽然不同，但原理都是相同的，即用燃烧法测定空气中氧气的含量。（注意：该实验应从1、实验现象的描述；2、实验原理；3、实验的改进；4、药品的选择；5、实验推断的性质等五个方面去

4、掌握）典例解析图1例1（2012荔湾区）右图1所示装置可用于测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少量水，并做上记号。下列说法中不正确的是 （ ）A该实验证明空气中氧气的含量约占1/5B实验时红磷一定要过量C实验前一定要检验装置的气密性D红磷燃烧产生大量的白雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹图2解析：D中红磷燃烧产生大量白烟。保证实验成功的关键是：装置不漏气，只有装置气密性良好才能使得反应后装置内的压强显著减小，水才能进入到瓶子中。红磷足量才能将氧气消耗完毕，测量结果才准确。火焰熄灭后待装置冷却后再打开止水夹，否则由于热胀冷缩缘故会使测量结果不准确。红磷不能使用硫磺、木炭来代替，因为硫磺、木炭燃

5、烧后生成的二氧化硫、二氧化碳为气体，不能使装置内气体压强显著减小，如使用硫磺或木炭则必须在水中加入氢氧化钠。 答案：D例2（2011天河区）右图2是一个具有刻度和活塞可滑动的玻璃容器，其中有空气和足量的白磷，将它放在盛有沸水的烧杯上方，进行实验。请完成实验报告：（1）实验目的：测定空气中 的体积分数。（2）实验现象：白磷着火燃烧，活塞先右移，后左移，最后停在刻度约为 （填整数）的位置上。（3）实验结论：空气的成分按体积计算， 约占1/5。解析：（1）氧气（2）8（3）氧气提示：白磷燃烧 放热气体体积膨胀故活塞先向右移动，当温度降下后气体体积缩小活塞左移。例3（2011广州卷）.某班同学用右图装

6、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。待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察 广口瓶内水面变化情况。实验完毕甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5,乙同学的广口瓶内水面上升显大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种现象解释合理的是（ ）甲同学可能使用的红磷量不足，瓶内氧气没有消耗完；甲同学可能未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内；乙同学可能没夹紧弹簧夹，红磷燃烧时瓶内空气受热从导管逸出；乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内空气受热逸出A.只有B.只有C.只有 D.解析：D例4、（2010花都区）为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计

7、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右图的实验装置。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。可观察到的现象为_。（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

8、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_ _。解析：（1）装置的气密性好（2）白磷燃烧，产生白烟，活塞前沿在约12 mL的刻度线上 （3）白磷燃烧，产生白烟，活塞先向右移动，最终稳定在约8 mL的刻度线上（4）橡胶塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等 例5（2012广州）某化学兴趣小组的同学按照课本上的实验装置做“测定空气中氧气的体积分数”实验(如图8所示)，但测出的氧气的体积分数明显小于1/5。请你参与探究：【提出问题】造成误差的原因是什么？如何改进课本上的实验装置？【查阅资料】红磷、白磷的一些性质如下表：颜色、状态熔点/着火点/密度/(g/cm3)红磷暗红色固体

9、5902402.34白磷白色或黄色固体44.1401.82【猜想与假设】图9甲同学：可能是导管内原含有空气，后来留有吸入的水，影响实验的准确性。乙同学：可能是瓶内残留气体中还有氧气。你还能作出的猜想是 。【交流与讨论】（1）丙同学认为用木炭代替红磷，就可以消除误差，大家认为他的猜想不合理，理由是 。 （2）他们对课本上的实验装置进行了图9所示的改进(其他仪器忽略)。 甲同学提出应把红磷换为白磷，理由是 。 通过粗铜丝来点燃玻璃管内的白磷，这利用了金属铜的 性。 与课本上的实验装置相比较，该装置的一个优点是 。解析：【猜想与假设】装置气密性不好（或红磷用量不足；或没有冷却到室温就打开止水夹等）【

10、交流与讨论】（1）木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，使反应前后气体体积变化不明显 （2） 白磷的着火点低，容易用铜丝点燃（或红磷着火点高，不易被铜丝点燃等） 导热性 可以保证反应过程中装置不漏气（或可以保证在相同的压强下测定反应前后气体的体积，不会污染空气等）例6（2011天津市）空气、水是人类赖以生存的自然资源。（1）测定空气中氧气体积分数的实验装置如下图所示。在集气瓶内加入少量的水，并五等分水面以上的容积，做上记号。用弹簧夹夹紧乳胶管。点燃燃烧匙内足量的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。写出红磷在空气中燃烧的化学式：。待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至1刻度处。由此可知氧气约占空气总体积的 。红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体主要是 ，该气体（填“支持”或“不支持”）燃烧。解析： 4P+5O22P2O5 氮气 不支持例7（2011广州市）按右