第2章空气与水资源：实验探究（一）空气中氧气含量的测定课件---2024-2025学年九年级化学沪教版（全国）(2024)上册

第2章 空气与水资源 1 第2章 空气与水资源 实验探究（一） 空气中氧气含量的测定 2 探究1 实验装置变式 1.结合教材实验，化学小组通过改进实验装置开展“测定空 气中氧气含量”的课外实践活动。（装置如图S1-1所示，注 射器的摩擦忽略不计） 图S1-1 3 Ⅰ.按图连接装置。将注射器的活塞推至底端，注射器 的活 塞从 处向外拉，然后松手。 Ⅱ.向玻璃管中加入足量白磷，点燃酒精灯，交替推拉两个 注射器的活塞。 ［实验记录］ 实验前 实验后（冷却至室温） 中气体体积/ 20 10.5 中气体体积/ 0 0 请回答下列问题。 4 （1）Ⅰ中观察到_______________________，证明装置气密 性良好。 （2）已知玻璃管中空气体积是 ，故空气中氧气的体 积分数为______。 （3）实验中需反复推拉注射器活塞，其目的是__________ _____________________。 （4）与教材实验相比，改进后的实验优点有____________ _________________（填写一点即可）。 注射器的活塞回到原处 增强空气流动，使氧气完全反应 实验结果更准确（或更环保） 5 探究2 耗氧剂的选择 2.为了测定空气中氧气的含量，在量筒中先装入一定量的水， 再将装有足量潮湿铁粉的矿泉水瓶（瓶子有效容积为 ）旋紧瓶盖放入其中，观察现象。当瓶子不再变瘪， 记录反应前后的数据如图S1-2。关于该实验的说法错误的 是( ) 6 图S1-2 A. 实验是利用铁生锈原理，消耗氧气 B. 为了减小实验误差，矿泉水瓶需气密性好 C. 实验测得氧气的体积分数约为 D. 铁粉用量越多，测得的氧气体积分数越大 √ 7 3.某同学设计了如图S1-3甲所示装置测定空气中氧气的含量， 请回答下列问题。 图S1-3 8 （1）图甲所示实验中红磷需稍过量，目的是____________ _____________。 使装置内的氧气完全反应 （2）若将红磷换成蜡烛，该实验能否获得成功？______， 原因是_____________________________________________ ___。 不能 蜡烛燃烧会生成二氧化碳气体,集气瓶内压强几乎不变 9 ［继续探究］ 某学习小组想继续探究能否用其他物质代替 红磷测定空气中氧气的含量，查阅资料发现，镁条能在空 气中燃烧，于是进行了如图乙所示的实验。镁条燃烧，冷 却后打开弹簧夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积 的 。 （3）同学们对此现象进行了如下分析：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不应超过其容积 的_____________,但现在进入的水的体积达到集气瓶容积的 ，根据空气的组成推断，减少的气体不仅有氧气，还 一定有______。 （或） 氮气 10 （4）查阅资料后得知，镁条还能在二氧化碳气体中燃烧生 成碳和氧化镁，请写出镁与二氧化碳反应的文字表达式: _ ___________________________。 镁二氧化碳碳氧化镁 （5）综合以上探究学习，如果用镁条代替红磷，测定结果 会______（填“大于”或“小于”） 。 大于 （6）若要用其他试剂代替红磷测定空气中氧气的含量，该 试剂必须满足：________________________；___________ ___________________。（写两个方面） 只能与空气中的氧气反应 生成物不能是气体（合理即可） 11 图S1-4 4.某同学设计如图S1-4所示装 置进行空气中氧气含量的测 定实验。已知：铜 氧气 氧化铜，氧化铜为黑色 粉末。 （1）该装置中气球的作用是__________________________ ___________________________________________。 形成密闭装置；缓冲气压，防止硬质玻璃管内的气体受热膨胀，冲开橡皮塞 12 （2）已知反应前气球是瘪的，实验测得的数据如下，则空 气中氧气的体积分数为_______（精确到 ）。 硬质玻璃管中空 气的体积 反应前注射器中 空气的体积 反应后注射器中空气 的体积 （3）该实验测定的空气中氧气的体积分数与理论数值存在 偏差，请分析出现偏差的可能原因：___________________ _________________（写一点）。 铜粉不足，氧气未消耗完（合理即可） 13 （4）如何测量硬质玻璃管的容积？____________________ ___________________________________________________ ____。 向硬质玻璃管中注满水，然后把水注入量筒中，水的体积即为硬质玻璃管的容积 14 探究3 数字化实验 5.化学兴趣小组为比较用蜡烛和白磷测定空气中氧气含量的 优劣，进行相关实验：相同条件下，分别在密闭容器内燃 烧足量的蜡烛和白磷，用氧气传感器测得氧气的体积分数 与时间的关系如图S1-5所示。下列说法正确的是( ) 图S1-5 15 A. 两密闭容器中氧气的体积分数始终在减小 B. 利用这两种物质燃烧测得空气中氧气的含量均偏高 C. 密闭容器中氧气的体积分数小于 时白磷还能反应 D. 测定空气中氧气含量效果较好的是蜡烛，因为它的反应 速率快 √ 16 6.某化学研究小组在学习了“空气中氧气含量的测定”实验的 基础上，对教材中的实验装置进行了改进，设计出如图S1- 6Ⅰ所示的实验装置，实验时在粗铜丝末端的燃烧匙中放足 量白磷，图Ⅱ为用气体压强传感器测得的集气瓶中压强变化 情况。据图回答下列问题。 17 图S1-6 18 （1）点燃酒精灯加热粗铜丝一端，一段时间后，集气瓶中 燃烧匙内的白磷燃烧，这样做的优点是_________________ _______，其中白磷需稍过量的原因是__________________ _______。 实验结果更准确、更环保 将空气中的氧气完全消耗 （2）图Ⅱ中 段压强变化的原因是____________________ _______________________________________； 段压强变 化的原因是______________________；导致 段压强变化 的实验操作是____________。 白磷燃烧放热导致的压强增大值大于氧气消耗导致的压强减小值 氧气被消耗，温度降低 打开弹簧夹 19 （3）实验前在集气瓶中预先放入了 的水，若集气瓶 的容积为 ，则理论上倒吸入集气瓶中的水的体积为 _______（空气中氧气的体积分数以 计算）。 20 相关解析 1.　[解析] (1)Ⅰ中,注射器a的活塞从20 mL处向外拉,松手后,若观察到注射器活塞回到原处,证明装置气密性良好。(2)a中气体体积减小的量为消耗的氧气的体积,即20 mL-10.5 mL=9.5 mL,则空气中氧气的体积分数为×100%=19%。(3)实验中需反复推拉注射器活塞,是为了增强空气流动,使氧气完全反应。 21 (4)教材实验中,红磷在装置外点燃,再伸入装置,可能使测量结果不准确,红磷燃烧生成五氧化二磷,会污染空气,所以改进后的实验,实验结果更准确、更环保。 2.D　[解析] 铁生锈实际上是铁与氧气和水等发生复杂的化学反应的过程。实验是利用铁生锈原理,消耗瓶内的氧气,瓶内气体体积减小量即为氧气的体积;为了减小实验误差,矿泉水瓶需气密性好,防止瓶外的空气进入或 22 瓶内的空气逸出,造成实验误差;实验测得氧气的体积分数为×100%=20.87%;瓶内空气中的氧气含量是固定的,铁粉应过量,保证完全消耗瓶内的氧气,当氧气消耗完后,剩余铁粉不再发生反应,氧气的体积分数不再变化,所以并不是铁粉用量越多,测得的氧气体积分数越大。 23 3.[解析] (4)阅读题干可知,反应物为镁和二氧化碳,生成物为碳和氧化镁,反应条件为点燃,文字表达式为镁+二氧化碳碳+氧化镁。(6)分析问题(2)可知,生成物不能是气体,分析问题(3)(4)可知,试剂应只与氧气反应。 6.[解析] (1)加热粗铜丝而间接点燃集气瓶中的白磷使其燃烧,整个装置始终处于密闭的状态,这样做的优点是实验结果更准确、更环保。(2)刚开始时白磷燃烧放热导致集气瓶 24 中的压强增大值大于氧气消耗导致的压强减小值,故图Ⅱ中BC段压强呈现上升的趋势;白磷燃烧消耗氧气,且燃烧结束后温度降低,故CD段压强减小;打开弹簧夹,烧杯中的水被吸入集气瓶中,集气瓶中的压强恢复到初始的数值,故导致DE段压强变化的实验操作是打开弹簧夹。(3)实验前在集气瓶中预先放入了20 mL的水,若集气瓶的容积为200 mL,氧气的体积约占空气总体积的,则理论上倒吸入集气瓶中的水的体积为(200 mL-20 mL)×=36 mL。 25 26 $$