2.1 空气组成的探究-【帮课堂】2024-2025学年九年级化学上册同步学与练（仁爱科普版2024）

单元2 探析空气之谜 课题1 空气组成的探究（原卷版） 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1. 了解人类对空气成分的探索。 2. 了解空气的主要成分和组成。 3. 能通过红磷燃烧“测定空气里氧气含量”实验现象分析原理得出结论。 重点：空气的主要成分；红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验现象、原理及结论。 难点：空气中氧气含量的测定实验。 一、人类对空气的认识 1．拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分 实验装置 实验现象 实验结论 一部分银白色的液态汞变成 色粉末，容器里空气的体积大约减少了 …… 空气由 和 组成， 其中氧气约占空气总体积的 。 2. 空气的组成 （1）空气的成分和含量 空气成分 氮气（N2） 氧气（O2） 稀有气体 二氧化碳（CO2） 其他 体积分数 （2）空气是一种混合物，含有多种物质。 （3）稀有气体包括 、 、 、氪、氙和氡等，氩气是第一个被发现的稀有气体。 【易错提醒】 （1）空气中各成分含量是指“体积分数”而不是“质量分数”。 （2）稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙和氡等气体的总称，因此“稀有气体”是混合物，而“氦气”、“氖气”等是纯净物。 二、空气中氧气体积分数的测定 1．红磷燃烧测定空气中氧气的含量 实验装置 实验原理 红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体 ，压强 ，冷却后打开弹簧夹，烧杯内的水会被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗 的体积。 实验现象 ①红磷燃烧，产生 ，并放出热量； ②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水 ，瓶内液面上升约 。 实验结论 氧气约占空气总体积的 。 文字表达式 红磷（P）燃烧消耗氧气（O2），生成了白色的五氧化二磷（P2O5）固体 符号表达式 误差分析 小于1/5原因 ① ；② ； ③ 大于1/5原因 ① ；② 【易错提醒】 （1）装置的气密性要好（否则测量结果偏小） （2）所用的红磷必须过量，如果红磷过少则氧气没有全部消耗完，测量结果偏小 （3）要等集气瓶（装置）冷却后才能打开弹簧夹（否则测量结果偏小） （4）要先夹住橡皮管，然后再点红磷（否则测量结果偏大）。 （5）该实验中的红磷不能换成木炭或蜡烛，因为木炭和蜡烛燃烧生成的二氧化碳是气体，导致瓶内压强无明显变化，烧杯中的水无法进入集气瓶。 【名师点拨】 （1）预先在集气瓶里放少量水的目的：吸收五氧化二磷和降温。 （2）倒吸进集气瓶的水不能充满整个集气瓶的原因：空气中的其他气体不与红磷反应且不溶于水。 （3）集气瓶内剩余气体的性质： 物理性质：无色无味的气体，难溶于水；化学性质：不能燃烧也不支持燃烧。 1. 判断题 （1）空气是一种混合物（ ） （2）拉瓦锡通过实验得出空气由氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体等物质组成（ ） （3）法国化学家拉瓦锡研究了空气的成分，并得出氧气约占空气总体积的结论（ ） （4）空气中主要气体的体积分数由大到小依次是：O2、N2、CO2（ ） （5）氮气约占空气体积的21%（ ） （6）空气中氮气与氧气体积比约为5：1（ ） （7）这个实验还可推论出氮气不能支持燃烧；氮气不易溶于水。（ ） （8）红磷燃烧时，产生大量白烟（ ） （9）测定空气中氧气的含量，不能用木炭代替红磷（ ） （10）红磷＋氧气五氧化二磷（ ） （11）实验时，燃烧匙里要盛入少量的红磷（ ） （12）在测定空气中氧气含量实验中，若红磷的量不足，将导致测得氧气的含量偏大（ ） （13）燃烧法测定空气中氧气的含量，可用石蜡代替红磷（ ） （14）空气中含量最低的是稀有气体( ) （15）按质量计算，空气中约含氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质约占1%( ) （16）没有污染的空气是纯净物( ) （17）空气中0.94%的稀有气体属于纯净物( ) （18）洁净的物质不一定是纯净物( ) 2．最早用定量的方法研究了空气成分的科学家是（　　） A．拉瓦锡 B．张青莲 C．道尔顿 D．门捷列夫 3．空气成分中，体积分数约占0.94%的是（　　） A．氧气 B．稀有气体 C．二氧化碳 D．氮气 4．如图是测定空气中氧气的含量装置图，对该实验认识错误的是（　　） A．该实验还可以说明N2难溶于水 B．红磷要足量，否则实验结果会偏小 C．可用木炭代替红磷进行该实验 D．待红磷熄灭装置冷却至室温后才能打开止水夹 5．一百多年前，法国化学家 明定量的方法研究了空气的成分，其中 约占空气总体积的4/5。冰镇过的饮料放在空气中，饮料瓶外壁会潮湿，说明空气中含有 。 6．空气成分按体积分数计算，氧气占 ，氮气占 。 7．如图为测定空气里氧气的含量装置图，请回答下列问题。 （1）红磷燃烧时的现象是 。 （2）反应停止，装置冷却后打开弹簧夹，发现进入集气瓶中水的体积超过集气瓶中原空气体积的，原因可能是 （填一种）。 ►问题一 拉瓦锡研究空气的成分 【典例1】人类对空气成分的探究经历了艰辛的过程。拉瓦锡被后世尊称为“近代化学之父”。18世纪拉瓦锡为研究空气成分时，用如图所示装置持续加热12天，直到曲颈瓶中红色粉末不再增加。 （1）在密闭容器中，空气中的氧气与 反应，生成固态物质。 （2）为保证实验的科学性，下列数据必须测量的有______。（填标号） A．实验前后曲颈瓶内的气体体积 B．实验前后玻璃钟罩内的气体体积 C．汞槽的容积 【解题必备】 1. 拉瓦锡实验中的两个反应：汞+氧气 氧化汞；氧化汞 汞+氧气；加强热 2. 拉瓦锡实验得出两个结论：①空气是由氧气和氮气组成的； ②氧气约占空气总体积的1/5的结论。 【变式1-1】拉瓦锡利用如图实验研究空气成分，下列说法合理的是 A．汞槽和曲颈甑中汞的作用都是消耗氧气 B．将曲颈甑中的汞换成木炭不影响测定结果 C．结束加热后不需冷却，立即测量玻璃钟罩中汞柱上升的高度 D．实验结束后，发现曲颈甑中剩余气体不支持燃烧，说明空气为混合物 【变式1-2】下图是拉瓦锡测定空气成分的实验。他将汞放在密闭容器里连续加热12天，得到红色粉末（HgO），他又把红色粉末放在另外容器里加强热，最终得出了空气成分的结论。    （1）若用煤块作火炉燃料，是利用该物质的 （选填“物理”或“化学”）性。 （2）连续加热12天的目的是 ，剩余气体约占原气体总体积的 。 （3）将红色粉末加强热可生成初始物质，该反应的符号表达为 。 ►问题二 空气的成分 【典例2】2023年9月21日“天宫课堂”第4课开讲。实验仓内使用的“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，“人造空气”中氮气含量约为（　　）。 A．0.94% B．0.03% C．78% D．21% 【解题必备】空气中各成分体积分数：N278%、 O221%、稀有气体0.94%、CO20.03%、其他气体和杂质0.03%。 【变式2-1】科学家对火星的大气进行分析，得到下表所示数据： 气体 二氧化碳 氮气 氩气 体积分数/% 95 2.7 1.6 与地球大气的成分相比，火星大气中含量更高的是（　　） A．氮气 B．氮气和氩气 C．二氧化碳和氮气 D．二氧化碳和氩气 【变式2-2】空气中各主要成分含量对应正确的是 A．A B．B C．C D．D ►问题三 红磷燃烧测定空气中氧气的含量 【典例3】 用如图装置验证了空气中O2的含量。下列叙述不正确的是（　　） A．红磷的作用是消耗氧气 B．实验前需要检查装置气密性 C．最终量筒中的液面约降至80mL刻度线处 D．红磷熄灭、集气瓶冷却至室温后再打开止水夹 【解题必备】 1．原理：通过燃烧，耗尽密闭容器中的氧气，使压强变小，外界大气压将水压进容器。 2．实验现象：①红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟； 2 冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水倒流入集气瓶，约占瓶子容积的1/5。 3．文字表达式： 4．实验结论：氧气约占空气总体积的1/5，氮气难溶于水，不燃烧也不支持燃烧 5．误差分析： (1)小于1/5原因可能有：A红磷不足；B装置气密性不好；C未冷却至室温就打开弹簧夹。 (2)大于1/5原因可能有：A弹簧夹没夹紧；B燃烧匙伸入集气瓶速度太慢。 【变式3-1】用如图装置可验证空气中O2的含量。下列说法不正确的是 A．实验前需要检查装置的气密性 B．红磷燃烧时，集气瓶中产生大量白烟 C．集气瓶中水面最终上升至2处 D．可用木炭替代红磷 【变式3-2】用如图所示装置测定空气中氧气的含量，下列说法正确的是（　　） A．点燃燃烧匙内的白磷后缓慢地将燃烧匙插入瓶中，塞紧瓶塞 B．用细铁丝代替白磷进行实验，可以得出相同的实验结论 C．不打开瓶塞，聚焦太阳光引燃足量白磷，实验效果更好 D．若实验过程中，没有将弹簧夹夹紧，不会影响实验结果 ►问题四 空气中氧气含量测定的改进实验 【典例4】实验是科学探究的重要方法。用如图装置测定空气中氧气含量，实验时点燃酒精灯，并反复推拉注射器和挤压气球。下列对该实验的认识中，正确的是（　　） A．铜粉用量不足，不会影响实验结果 B．实验时玻璃管中黑色固体逐渐变为红色 C．该实验能证明空气中氧气约占空气总体积的 D．将铜粉改为炭粉，也能准确测出空气中氧气含量 【解题必备】 1． 可燃物要求：足量、只与空气中的氧气反应且产物是固体；不能选择木炭、硫、镁条、细铁丝等。 2． 原理：通过化学反应，耗尽密闭容器中的氧气，使压强变小，外界大气压将水压进容器或推动活塞移动。 【变式4-1】某同学为提高实验精准度，对“红磷燃烧测定空气中氧气含量”的实验进行了如图所示的改进。实验结束后冷却至室温，液面上升至低于1刻度处。下列关于该实验的说法不正确的是（　　） A．酒精灯和铜丝组合提供了温度达白磷着火点 B．实验过程中白磷燃烧发出白光，产生大量烟雾 C．实验结束后，白磷可能没能耗尽装置内氧气 D．该实验过程中水可以吸收生成物五氧化二磷 【变式4-2】用如图所示装置测定空气中O2的体积分数。实验时，恒温加热玻璃管，从一侧注射器向另一侧注射器内缓慢推入空气，使空气缓缓流过铜网，待完全推入后读取注射器内空气的体积。然后左右来回推动，重复多次。下列说法正确的是（　　） A．可用木炭代替铜网进行实验 B．待连续两次读数相同时，停止加热 C．若铜网量不足，则测得结果偏大 D．加热状态下，待连续两次读数相同，由该数值可得实验结果 1．空气成分中，体积分数约占0.94%的是（　　） A．氧气 B．稀有气体 C．二氧化碳 D．氮气 2．（2024•牡丹江二模）保存珍贵文物可用空气中含量最多的气体，该气体是（　　） A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体 3．如图表示空气的组成（体积分数），气体X为（　　） A．O2 B．N2 C．He D．CO2 4．“空气炸锅”的工作原理是将锅内空气加热后循环吹向食物，则循环气体中含量最高的是（　　） A．氧气 B．氮气 C．稀有气体 D．二氧化碳 5．红磷在空气中燃烧的实验现象，描述不正确的是 A．生成五氧化二磷 B．产生大量的白烟 C．发出黄色火焰 D．放出热量 6．科学家通过“祝触号”火星车探测器测得火星表面大气成分（体积分数），如图所示。下列说法正确的是（　　） A．火星大气中N2的含量最高 B．火星和地球的大气成分相同 C．火星大气中不含有稀有气体 D．木条不能在火星大气中燃烧 7．实验是科学探究的重要方法，如图是测定空气成分的相关实验装置，下列有关说法正确的是（　　） A．该实验开始前应先检查装置气密性 B．实验中银白色的固体汞变为红色粉末 C．实验过程中汞只消耗曲颈甑内的氧气 D．实验结束后，玻璃钟罩内液面低于汞槽中液面 8．测定空气中氧气含量的装置如图所示。下列有关该实验的说法中，正确的是（　　） A．实验前要检查装置的气密性 B．实验时，只取用极少量的红磷，可减少污染且不影响实验结果 C．红磷熄灭后应立刻打开弹簧夹 D．最终瓶中剩余的气体是纯净的氮气 9．某同学用下图装置测定空气中氧气的含量。对该实验的认识正确的是（　　） A．装置中的小气球会一直变大 B．该实验中的铜粉可以换成碳粉 C．停止加热后，要等到装置冷却至室温后再读数，否则测定结果偏小 D．正确操作情况下，消耗的氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积的五分之一 10．学习小组设计测定空气中氧气含量的实验装置如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．反应原理为铁粉生锈消耗左侧玻璃管内的氧气 B．读取左侧水面刻度时应使两边水面处于同一水平面 C．实验结束后左侧玻璃管中水面约上升至“4”刻度处 D．玻璃管内足量铁粉涂抹不均匀不影响氧气含量的测定 11．写出以下化学反应的文字表达式： （1）红磷在空气中燃烧： 。 （2）氧化汞受热分解： 。 12．用“偏大”“偏小”“不变”填空。 （1）在测定空气中氧气含量实验中，将红磷换成木炭，则所得结果会 　 　。 （2）某同学欲量取20mL水，俯视凹液面最低处读出结果，则实际液体体积 　 　。 （3）某同学把托盘天平调节平衡后开始称量，该同学指针偏左就停止称量，则所得实际药品质量 　 　。 13．某校化学兴趣小组用如图所示的装置和药品研究空气的组成。 （1）写出发生反应的文字表达式：　 　； （2）为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应 　 　； （3）实验过程中，燃着的红磷熄灭后，当冷却至室温时，水能进入集气瓶中，是因为 　 。若实验中测得氧气的体积分数低于理论值，则造成此误差的可能原因有哪些？（写两条） 　 　。 （4）实验结束，通过对实验结果的交流，大多数同学都验证了氧气约占空气体积的 　 　。 14．小明用图1所示装置测定空气中氧气的含量，实验过程如下： 第一步：按图1连接好装置； 第二步：______； 第三步：在集气瓶内加少量水，并将水面上方的空间分为5等份，用弹簧夹夹紧胶皮管； 第四步：取红磷稍过量放入燃烧匙内，点燃后立即伸入集气瓶中，并把塞子塞紧； 第五步：待红磷熄灭后，打开弹簧夹，观察现象。 回答下列问题 （1）请补充第二步实验操作 　 　。 （2）红磷过量的原因是 　 　。 （3）写出红磷燃烧的文字表达式 　 　。 （4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积大于集气瓶中原空气总体积的，可能得原因是 　 　。 （5）上面的实验同时证明了氮气有 　 　的化学性质。 （6）某同学对实验进行反思后，提出了改进方案，实验装置如图2所示，你认为改进后的优点是 　 　。 1．“人造空气”（20%以上的氧气，70%的氮气，控制二氧化碳的含量低于0.7%）帮助人类实现了“太空漫步”的梦想。下列关于“人造空气”和空气的说法正确的是（　　） A．“人造空气”中的氧气具有可燃性 B．燃着的木条放在“人造空气”中会立即熄灭 C．“人造空气”中氮气的体积分数小于空气中氮气的体积分数 D．空气中的氮气对人类呼吸没有任何作用，因此“人造空气”可只保留氧气 2．空气是宝贵的自然资源。下列关于空气的说法中，正确的是（　　） A．空气的成分按质量计算：N2约占78%，O2约占21% B．食品采用真空包装的主要目的是为了隔绝水蒸气 C．空气是混合物，组成空气的各成分保持着它们各自的性质 D．大自然有自净能力，大量有害物质进入空气中，空气的成分仍能保持不变 3．在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、温度随时间变化的情况，如图所示。其中a是打开止水夹的时刻。下列说法不正确的是（　　） A．反应开始时压强增大是因为温度升高 B．a点处的压强等于大气压 C．a点的温度已经接近室温 D．a点后气压增大是由于水倒吸入集气瓶 4．为测定空气中氧气的含量，某小组的同学将过量的白磷放入试管中，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管（导管容积忽略不计）与润滑性很好的注射器组成如图的实验装置，则下列说法不正确的是（　　） A．取足量的白磷进行实验是为了减少误差 B．实验过程中观察到白磷燃烧冒出大量的白烟 C．实验结束无需等到装置冷却到室温后再读数 D．该装置实验的优点是密闭容器中进行测量结果更准确，污染小 5．用如图装置测定空气中氧气的含量，下列关于该实验的说法错误的是（　　） A．实验时白磷量不足会导致测定结果偏小 B．实验结束后1中液面上升，2中液面下降 C．用木炭代替白磷实验，也能得到相同的结论 D．引燃白磷利用了金属导热性 6．化学小组的同学设计如图所示的装置测定空气中氧气的含量。已知试管容积为50mL，注射器预装20mL水，将胶头滴管中的水滴入生石灰一段时间后，试管内的白磷（白磷的着火点为40℃）开始燃烧，待白磷熄灭并冷却至室温后打开弹簧夹，注射器中的水最终减少了10mL。下列关于该实验的说法中，错误的是（　　） A．试管中的细沙可防止试管炸裂 B．胶头滴管中的水和注射器中的水作用相同 C．若试管中白磷的量不足，则实验测得氧气的体积分数偏低 D．该实验说明空气中氧气的体积分数约为20% 7．某同学利用图甲所示装置测定空气中氧气的含量，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，内气压用气体压强传感器测定，其变化如图乙所示。下列分析合理的是（　　） A．t1时刻后的一段时间能观察到白磷燃烧产生大量白烟 B．t2时刻，燃烧匙内的白磷停止燃烧 C．t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是温度升高 D．通过t1和t2时刻瓶内的气压值，可以计算得出氧气约占空气质量的20% 8．某化学兴趣小组的同学利用如图1、图2装置开展“空气中氧气含量的测定”的实验活动，图3为压力传感器显示的数据变化。有关说法不正确的是 A．红磷和白磷燃烧时的现象相同 B．相比于图1实验，图2实验具有误差小、污染小的特点 C．图3中段变化的原因是白磷燃烧放出大量热 D．图3中段变化的原因是装置温度逐渐恢复至室温 9．某化学研究小组在利用课本上的实验装置测定空气中氧气含量时，多次实验后发现集气瓶内上升的水体积始终小于瓶内原有空气体积的1/5。为了找出原因，他们继续进行探究。 【提出问题】足量的红磷燃烧能否耗尽空气中的氧气？ 【查阅资料】白磷能与氧气发生反应，生成物为五氧化二磷。 【设计实验】在老师的指导下，研究小组的同学利用如图1装置进行实验(红磷和白磷均过量)。他们利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷，红磷被点燃。待红磷熄灭且装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔照射白磷，白磷被点燃。 【记录数据】研究小组同学从开始实验到最后装置冷却后的整个实验过程中，氧气浓度传感器与数显设备相连，测量的容器内氧气浓度变化曲线如图2。 【实验分析】 （1）图1中红磷燃烧的现象为 。 （2）图2中BC段发生反应的文字表达式为 。 （3）图2中DE段氧气浓度变化的主要原因是 。 【实验结论】 （4）红磷燃烧 (填“能”或“不能”)耗尽空气中的氧气。 【再次探究】研究小组的同学再次查阅资料发现，食品脱氧剂(以铁粉为主的物质组成)能通过化学反应除去密闭包装袋中的氧气，使食品处于无氧状态。他们尝试用图3装置进行实验来测定空气中氧气的体积分数，量筒中装有50mL水，记录相关数据如下表所示： 实验时间/min 0 5 10 30 35 45 量筒中液面的刻度/mL 50 35 27.5 19.7 19.7 19.7 （5）根据表中实验数据计算空气中氧气的体积分数约为 。 （6）若实验结束时，俯视读取量筒中液体的体积，则测得的氧气体积分数会 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。 10．对于“测定空气中氧气的含量”实验的再认识。请同学们认真分析回答下列问题。 【经典赏析】 （1）拉瓦锡用装置A定量研究了空气的成分。在密闭容器中，装置中的汞与空气中的 　 　反应，生成固态物质。 【思路启迪】 （2）我们沿着科学家的足迹，对反应物进行了优化，分别用铜粉、红磷等进行实验，其原理都是采用 　 　（填“物理”或“化学”）的方法，从混合气体中除去某种气体，从而达到物质的分离。 【实验回顾】课堂上老师和同学们利用装置B测定了氧气的含量： （3）在用酒精灯加热铜粉部位时，要不断推拉注射器活塞的目的是 　 　。 （4）反应前后，测得数据如下，请完成表格： 硬质玻璃管空气的体积 反应前注射器中空气体积 反应后注射器中气体体积 空气中氧气的体积分数 25mL 15mL 8mL 　17.5　% 出现此实验结果的原因可能是 　 　（写一条即可）。 （5）实验反思，对该实验的认识不合理的是 　（填序号）。 A．铜粉用量的多少，不会影响实验结果 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体积大约是反应前硬质玻璃管内气体体积的 【拓展实验】兴趣小组的同学们在实验室用装置C进行了探究。 （6）集气瓶中空气的体积为45mL，量筒中水的体积为50mL。能证明氧气约占空气体积的五分之一现象是 　 　。 （7）实验结束后，集气瓶内剩余气体主要是 　 　，由现象分析可知，该气体的物理性质是 　 （任写一点） 11．某化学兴趣小组对空气中氧气含量的测定实验进行验证，并进行了拓展实验。 【实验验证】探究空气中氧气的含量 【实验步骤】 1.如图1硬质玻璃管内空气体积为50mL，注射器中留下的空气体积为50mL，该装置气密性良好。（小气球内气体已全部挤出） 2.装入药品，按图1所示连接好仪器。用酒精灯在铜粉部位加热，加热时不断推拉注射器活塞，并不断将气球中的气体全部挤入玻璃管中。 3.实验结束后，停止加热，待玻璃管冷却至室温，将气球内的气体全部挤出，待注射器活塞稳定后，读取注射器内剩下气体的体积为 　 　mL。 【实验现象】 反应中观察到玻璃管内的实验现象是 　 　，写出铜粉反应的化学方程式 　 　。 【实验结论】氧气约占空气总体积的。 【反思与评价】 实验中，加热时不断推拉注射器的目的是 　 　。 【拓展实验】用白磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量。 1.利用图甲所示装置测定空气中氧气的含量，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，瓶内气压用气体压强传感器测定：t1时刻后的一段时间内瓶内气压显著增加，其原因 　 　。t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是 　 　。通过t2时刻瓶内的气压值，可以计算得出氧气约占空气体积的。 2.红磷燃烧的现象是 　 　，写出该反应的化学方程式 　 　。 12．（2024•四川成都）空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。 资料：1.红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。 2.相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。 3.相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。 【史料研究】 二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的。 （1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是 　 　，产生该现象的原因是 　 　。 【设计与实验】 设计并利用图2装置测空气里氧气含量。 （2）主要步骤如下，正确的顺序为 　 　（填序号）。 ①弹簧夹夹紧胶皮管 ②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹 ③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子 ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份 （3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 　 　。 【优化与实验】 同学们利用图2装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。 （4）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 　 　。 （5）图5中BC段压强增大，原因是 　 。计算白磷消耗的氧气占空气体积的 　 　%（精确到0.01%）。 【反思与交流】 （6）图2实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是 　 　。 （7）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有 　 　（写一种）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！32 学科网（北京）股份有限公司 $$ 单元2 探析空气之谜 课题1 空气组成的探究 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1. 了解人类对空气成分的探索。 2. 了解空气的主要成分和组成。 3. 能通过红磷燃烧“测定空气里氧气含量”实验现象分析原理得出结论。 重点：空气的主要成分；红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验现象、原理及结论。 难点：空气中氧气含量的测定实验。 一、人类对空气的认识 1．拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分 实验装置 实验现象 实验结论 一部分银白色的液态汞变成红色粉末，容器里空气的体积大约减少了1/5…… 空气由氧气和氮气组成， 其中氧气约占空气总体积的1/5。 2. 空气的组成 （1）空气的成分和含量 空气成分 氮气（N2） 氧气（O2） 稀有气体 二氧化碳（CO2） 其他 体积分数 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03% （2）空气是一种混合物，含有多种物质。 （3）稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙和氡等，氩气是第一个被发现的稀有气体。 【易错提醒】 （1）空气中各成分含量是指“体积分数”而不是“质量分数”。 （2）稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙和氡等气体的总称，因此“稀有气体”是混合物，而“氦气”、“氖气”等是纯净物。 二、空气中氧气体积分数的测定 1．红磷燃烧测定空气中氧气的含量 实验装置 实验原理 红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体减少，压强减小，冷却后打开弹簧夹，烧杯内的水会被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗氧气的体积。 实验现象 ①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量； ②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升约1/5。 实验结论 氧气约占空气总体积的1/5。 文字表达式 红磷（P）燃烧消耗氧气（O2），生成了白色的五氧化二磷（P2O5）固体 磷+ 氧气 五氧化二磷 符号表达式 P + O2 P2O5 误差分析 小于1/5原因 ①装置漏气；②红磷量不足； ③未冷却到室温就打开弹簧夹 大于1/5原因 ①弹簧没有夹紧；②插入燃烧匙太慢 【易错提醒】 （1）装置的气密性要好（否则测量结果偏小） （2）所用的红磷必须过量，如果红磷过少则氧气没有全部消耗完，测量结果偏小 （3）要等集气瓶（装置）冷却后才能打开弹簧夹（否则测量结果偏小） （4）要先夹住橡皮管，然后再点红磷（否则测量结果偏大）。 （5）该实验中的红磷不能换成木炭或蜡烛，因为木炭和蜡烛燃烧生成的二氧化碳是气体，导致瓶内压强无明显变化，烧杯中的水无法进入集气瓶。 【名师点拨】 （1）预先在集气瓶里放少量水的目的：吸收五氧化二磷和降温。 （2）倒吸进集气瓶的水不能充满整个集气瓶的原因：空气中的其他气体不与红磷反应且不溶于水。 （3）集气瓶内剩余气体的性质： 物理性质：无色无味的气体，难溶于水；化学性质：不能燃烧也不支持燃烧。 1. 判断题 （1）空气是一种混合物（ ） （2）拉瓦锡通过实验得出空气由氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体等物质组成（ ） （3）法国化学家拉瓦锡研究了空气的成分，并得出氧气约占空气总体积的结论（ ） （4）空气中主要气体的体积分数由大到小依次是：O2、N2、CO2（ ） （5）氮气约占空气体积的21%（ ） （6）空气中氮气与氧气体积比约为5：1（ ） （7）这个实验还可推论出氮气不能支持燃烧；氮气不易溶于水。（ ） （8）红磷燃烧时，产生大量白烟（ ） （9）测定空气中氧气的含量，不能用木炭代替红磷（ ） （10）红磷＋氧气五氧化二磷（ ） （11）实验时，燃烧匙里要盛入少量的红磷（ ） （12）在测定空气中氧气含量实验中，若红磷的量不足，将导致测得氧气的含量偏大（ ） （13）燃烧法测定空气中氧气的含量，可用石蜡代替红磷（ ） （14）空气中含量最低的是稀有气体( ) （15）按质量计算，空气中约含氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质约占1%( ) （16）没有污染的空气是纯净物( ) （17）空气中0.94%的稀有气体属于纯净物( ) （18）洁净的物质不一定是纯净物( ) 【答案】(1) √(2) ×(3) √　(4) ×　(5) ×　(6) × (7)√　 (8) √ (9) √ (10) ×　(11) × (12)×　(13) ×　(14) ×　(15) ×　(16) × (17) ×　(18) √ 2．最早用定量的方法研究了空气成分的科学家是（　　） A．拉瓦锡 B．张青莲 C．道尔顿 D．门捷列夫 【答案】A 【解析】最早用定量的方法研究了空气成分的科学家是拉瓦锡。 故选：A。 3．空气成分中，体积分数约占0.94%的是（　　） A．氧气 B．稀有气体 C．二氧化碳 D．氮气 【答案】B 【解析】空气的成分按体积计算，大约是：氮气占78%、氧气占21%、稀有气体占0.94%、二氧化碳占0.03%、其它气体和杂质占0.03%。 故选：B。 4．如图是测定空气中氧气的含量装置图，对该实验认识错误的是（　　） A．该实验还可以说明N2难溶于水 B．红磷要足量，否则实验结果会偏小 C．可用木炭代替红磷进行该实验 D．待红磷熄灭装置冷却至室温后才能打开止水夹 【答案】C 【解析】A、打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，且进入的水约占集气瓶容积的五分之一，水不再继续进入，说明氮气难溶于水，故选项说法正确。 B、红磷要足量，否则不能完全消耗装置中的氧气，实验结果会偏小，故选项说法正确。 C、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，虽除去氧气，而增加了新的气体，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，故选项说法错误。 D、待红磷熄灭装置冷却至室温后才能打开止水夹，否则剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积，故选项说法正确。 故选：C。 5．一百多年前，法国化学家 明定量的方法研究了空气的成分，其中 约占空气总体积的4/5。冰镇过的饮料放在空气中，饮料瓶外壁会潮湿，说明空气中含有 。 【答案】 拉瓦锡 氮气/N2 水蒸气 【解析】一百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分，得出了空气由氮气和氧气组成，其中氧气约占空气总体积的，氮气约占空气总体积的；冰镇过的饮料放在空气中，饮料瓶外壁会潮湿，说明空气中含有水蒸气，水蒸气遇冷凝结为液态水。 6．空气成分按体积分数计算，氧气占 ，氮气占 。 【答案】 21% 78% 【解析】空气中各成分的体积分数分别是：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、水蒸气和其它杂质0.03%。 7．如图为测定空气里氧气的含量装置图，请回答下列问题。 （1）红磷燃烧时的现象是 。 （2）反应停止，装置冷却后打开弹簧夹，发现进入集气瓶中水的体积超过集气瓶中原空气体积的，原因可能是 （填一种）。 【答案】（1）产生大量白烟，放出热量 （2）未夹紧弹簧夹（或燃烧匙伸入集气瓶太慢等） 【解析】（1）红磷燃烧时的现象是产生大量白烟，放出热量； （2）反应停止，装置冷却后打开弹簧夹，发现进入集气瓶中水的体积超过集气瓶中原空气体积的五分之一，原因可能是：未夹紧弹簧夹（反应放热，内部空气受热逸出，使内部压力下降至更低，压入水的体积增大）；或燃烧匙伸入集气瓶太慢（内部受热空气逸出瓶外，反应后压力减少更多，压入水的体积增大，进入水的体积偏大）。 ►问题一 拉瓦锡研究空气的成分 【典例1】人类对空气成分的探究经历了艰辛的过程。拉瓦锡被后世尊称为“近代化学之父”。18世纪拉瓦锡为研究空气成分时，用如图所示装置持续加热12天，直到曲颈瓶中红色粉末不再增加。 （1）在密闭容器中，空气中的氧气与 反应，生成固态物质。 （2）为保证实验的科学性，下列数据必须测量的有______。（填标号） A．实验前后曲颈瓶内的气体体积 B．实验前后玻璃钟罩内的气体体积 C．汞槽的容积 【答案】（1）汞/Hg；（2）AB 【解析】（1）汞和氧气反应产生氧化汞，从而消耗氧气； （2）A、实验会消耗曲颈甑内的氧气，需要测定实验前后曲颈甑内的气体体积，才能计算出消耗氧气的体积，故选项符合题意； B、实验会消耗玻璃钟罩内的氧气，需要测量实验前后玻璃钟罩内气体体积，才能计算出消耗氧气的体积，故选项符合题意； C、汞槽的容积对测量氧气的含量没有影响，故选项不符合题意。 故选：AB。 【解题必备】 1. 拉瓦锡实验中的两个反应：汞+氧气 氧化汞；氧化汞 汞+氧气；加强热 2. 拉瓦锡实验得出两个结论：①空气是由氧气和氮气组成的；②氧气约占空气总体积的1/5的结论。 【变式1-1】拉瓦锡利用如图实验研究空气成分，下列说法合理的是 A．汞槽和曲颈甑中汞的作用都是消耗氧气 B．将曲颈甑中的汞换成木炭不影响测定结果 C．结束加热后不需冷却，立即测量玻璃钟罩中汞柱上升的高度 D．实验结束后，发现曲颈甑中剩余气体不支持燃烧，说明空气为混合物 【答案】D 【解析】A、曲颈甑中汞在加热的条件下，与氧气反应，且生成物为固体；汞槽中汞隔绝氧气，形成液封，不会消耗氧气，错误； B、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳是气体，化学反应前后，压强的变化不大，无法测定空气中氧气的含量，错误； C、结束加热后，应等冷却至室温后，测量玻璃钟罩中汞柱上升的高度，否则气体受热膨胀，占据了一定的体积，会导致测定结果偏小，错误； D、空气中氧气与汞反应，剩余气体不支持燃烧，说明存在两类物质，至少由两种物质组成，空气为混合物，正确。 故选D。 【变式1-2】下图是拉瓦锡测定空气成分的实验。他将汞放在密闭容器里连续加热12天，得到红色粉末（HgO），他又把红色粉末放在另外容器里加强热，最终得出了空气成分的结论。    （1）若用煤块作火炉燃料，是利用该物质的 （选填“物理”或“化学”）性。 （2）连续加热12天的目的是 ，剩余气体约占原气体总体积的 。 （3）将红色粉末加强热可生成初始物质，该反应的符号表达为 。 【答案】（1）化学 （2）加热时间足够长，将密闭装置中的氧气几乎耗尽 五分之四 （3） 【解析】（1）煤块作火炉燃料，生成别的物质，释放热量，是一个化学过程，是利用了物质的化学性。 （2）连续加热12天的目的是加热时间足够长，能将密闭装置中的氧气几乎耗尽，容器内气体体积减少了约五分之一，剩余气体约占原气体总体积的五分之四。 （3）将红色粉末加强热可生成初始物质，其反应为氧化汞受热分解为汞和氧气，符号表达式为。 ►问题二 空气的成分 【典例2】2023年9月21日“天宫课堂”第4课开讲。实验仓内使用的“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，“人造空气”中氮气含量约为（　　）。 A．0.94% B．0.03% C．78% D．21% 【答案】C 【解析】空气中各成分及体积分数大约是：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%，由于实验仓内使用的“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，所以“人造空气”中氮气含量也约为78%，故选：C。 【解题必备】空气中各成分体积分数：N278%、 O221%、稀有气体0.94%、CO20.03%、其他气体和杂质0.03%。 【变式2-1】科学家对火星的大气进行分析，得到下表所示数据： 气体 二氧化碳 氮气 氩气 体积分数/% 95 2.7 1.6 与地球大气的成分相比，火星大气中含量更高的是（　　） A．氮气 B．氮气和氩气 C．二氧化碳和氮气 D．二氧化碳和氩气 【答案】D 【解析】地球空气中氮气的体积分数为78%，火星大气中氮气的体积分数为2.7%，明显小于空气中氮气的体积分数；地球大气中二氧化碳的体积分数为0.03%，火星中二氧化碳含有约95%，故火星大气中二氧化碳的体积分数大于空气中二氧化碳的体积分数；火星上大气中含有稀有气体的体积分数为1.6%，空气中含有稀有气体的体积分数为0.94%，前者高于后者。 故选：D。 【变式2-2】空气中各主要成分含量对应正确的是 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A、稀有气体大约占空气体积的0.94%，故选项错误； B、氧气大约占空气体积的21%，故选项错误； C、二氧化碳大约占空气体积的0.03%，故选项错误； D、氮气大约占空气体积的78%，故选项正确。 故选：D。 ►问题三 红磷燃烧测定空气中氧气的含量 【典例2】 用如图装置验证了空气中O2的含量。下列叙述不正确的是（　　） A．红磷的作用是消耗氧气 B．实验前需要检查装置气密性 C．最终量筒中的液面约降至80mL刻度线处 D．红磷熄灭、集气瓶冷却至室温后再打开止水夹 【答案】C 【解析】A、红磷燃烧消耗氧气，故叙述正确； B、该实验要求装置气密性良好，则实验前需要检查装置气密性，故叙述正确； C、集气瓶中氧气的含量为360mL×＝72mL，则进入的水的体积为72mL，最终量筒中的液面约降至100mL﹣72mL＝28mL，故叙述不正确； D、红磷熄灭后，为防止气体受热膨胀，则应待集气瓶冷却至室温后再打开止水夹，故叙述正确。 故选C。 【解题必备】 1．原理：通过燃烧，耗尽密闭容器中的氧气，使压强变小，外界大气压将水压进容器。 2．实验现象：①红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟； 2 冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水倒流入集气瓶，约占瓶子容积的1/5。 3．文字表达式： 4．实验结论：氧气约占空气总体积的1/5，氮气难溶于水，不燃烧也不支持燃烧 5．误差分析： (1)小于1/5原因可能有：A红磷不足；B装置气密性不好；C未冷却至室温就打开弹簧夹。 (2)大于1/5原因可能有：A弹簧夹没夹紧；B燃烧匙伸入集气瓶速度太慢。 【变式3-1】用如图装置可验证空气中O2的含量。下列说法不正确的是 A．实验前需要检查装置的气密性 B．红磷燃烧时，集气瓶中产生大量白烟 C．集气瓶中水面最终上升至2处 D．可用木炭替代红磷 【答案】D 【解析】A、实验前需检查装置气密性，以防止装置漏气，造成测定结果不准确，故选项说法正确； B、红磷燃烧，产生大量的白烟，故选项说法正确； C、氧气约占空气总体积的五分之一，集气瓶中水面最终上升至2处，故选项说法正确； D、木炭燃烧会生成二氧化碳气体，装置内的压强不变，因此该实验所用的红磷不可用木炭代替，故选项说法错误。 故选D。 【变式3-2】用如图所示装置测定空气中氧气的含量，下列说法正确的是（　　） A．点燃燃烧匙内的白磷后缓慢地将燃烧匙插入瓶中，塞紧瓶塞 B．用细铁丝代替白磷进行实验，可以得出相同的实验结论 C．不打开瓶塞，聚焦太阳光引燃足量白磷，实验效果更好 D．若实验过程中，没有将弹簧夹夹紧，不会影响实验结果 【答案】C 【解析】A、点燃燃烧匙内的白磷后缓慢地将燃烧匙插入瓶中，会使集气瓶中的气体受热膨胀排出一部分，会导致实验结果偏大，故选项说法错误。 B、铁丝在空气中不能燃烧，不能用来测定空气中氧气含量，故选项说法错误。 C、不打开瓶塞，聚焦太阳光引燃足量白磷，反应始终在密闭容器中进行，无需打开瓶塞点燃红磷，避免瓶内空气外逸而造成实验误差，同时防止生成的五氧化二磷逸散到空气中，更环保，故选项说法正确。 D、若弹簧夹没有夹紧，反应放出大量的热，装置内压强大，有空气逸出，因此进入的水多，使测定结果偏大，故选项说法错误。 故选：C。 ►问题四 空气中氧气含量测定的改进实验 【典例4】实验是科学探究的重要方法。用如图装置测定空气中氧气含量，实验时点燃酒精灯，并反复推拉注射器和挤压气球。下列对该实验的认识中，正确的是（　　） A．铜粉用量不足，不会影响实验结果 B．实验时玻璃管中黑色固体逐渐变为红色 C．该实验能证明空气中氧气约占空气总体积的 D．将铜粉改为炭粉，也能准确测出空气中氧气含量 【答案】C 【解析】A、铜粉用量不足，不能完全消耗装置中的氧气，会造成实验结果偏小，故选项说法错误。 B、铜粉和氧气在加热条件下生成氧化铜，实验时玻璃管中红色固体逐渐变为黑色，故选项说法错误。 C、气体减少的体积约占空气总体积的，该实验能证明空气中氧气约占空气总体积的，故选项说法正确。 D、炭粉在空气中燃烧生成二氧化碳气体，虽除去了氧气，但增加了新的气体，没有形成压强差，不能准确测出空气中氧气含量，故选项说法错误。 故选：C。 【解题必备】 1． 可燃物要求：足量、只与空气中的氧气反应且产物是固体；不能选择木炭、硫、镁条、细铁丝等。 2． 原理：通过化学反应，耗尽密闭容器中的氧气，使压强变小，外界大气压将水压进容器或推动活塞移动。 【变式4-1】某同学为提高实验精准度，对“红磷燃烧测定空气中氧气含量”的实验进行了如图所示的改进。实验结束后冷却至室温，液面上升至低于1刻度处。下列关于该实验的说法不正确的是（　　） A．酒精灯和铜丝组合提供了温度达白磷着火点 B．实验过程中白磷燃烧发出白光，产生大量烟雾 C．实验结束后，白磷可能没能耗尽装置内氧气 D．该实验过程中水可以吸收生成物五氧化二磷 【答案】B 【解析】A、酒精灯燃烧提供热量，铜丝具有优良的导热性，酒精灯和铜丝组合提供了温度达白磷着火点，故选项说法正确。 B、实验过程中白磷燃烧发出白光，产生大量的白烟，而不是烟雾，故选项说法错误。 C、实验结束后冷却至室温，液面上升至低于1刻度处，则实验结束后，白磷可能没能耗尽装置内氧气，故选项说法正确。 D、五氧化二磷能与水反应，该实验过程中水可以吸收生成物五氧化二磷，故选项说法正确。 故选：B。 【变式4-2】用如图所示装置测定空气中O2的体积分数。实验时，恒温加热玻璃管，从一侧注射器向另一侧注射器内缓慢推入空气，使空气缓缓流过铜网，待完全推入后读取注射器内空气的体积。然后左右来回推动，重复多次。下列说法正确的是（　　） A．可用木炭代替铜网进行实验 B．待连续两次读数相同时，停止加热 C．若铜网量不足，则测得结果偏大 D．加热状态下，待连续两次读数相同，由该数值可得实验结果 【答案】B 【解析】A、木炭在空气中加热生成二氧化碳气体，虽除去了氧气，但增加了新的气体，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，故选项说法错误。 B、待连续两次读数相同时，可停止加热，故选项说法正确。 C、若铜网量不足，不能完全消耗装置中的氧气，测得结果偏小，故选项说法错误。 D、加热状态下，待连续两次读数相同，不能由该数值计算实验结果，因为此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，要等到冷却至室温才能计算实验结果，故选项说法错误。 故选：B。 1．空气成分中，体积分数约占0.94%的是（　　） A．氧气 B．稀有气体 C．二氧化碳 D．氮气 【答案】B 【解析】空气的成分按体积计算，大约是：氮气占78%、氧气占21%、稀有气体占0.94%、二氧化碳占0.03%、其他气体和杂质占0.03%。 故选：B。 2．（2024•牡丹江二模）保存珍贵文物可用空气中含量最多的气体，该气体是（　　） A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体 【答案】A 【解析】氮气大约占空气体积的78%，因此空气中体积分数最大的气体是氮气，氮气的用途是：制造氮肥、氮气充入食品包装袋内可以防腐、液态氮可以做制冷剂，因此氮气能做保护气，可以保存珍贵文物； 故选：A。 3．如图表示空气的组成（体积分数），气体X为（　　） A．O2 B．N2 C．He D．CO2 【答案】B 【解析】空气中氮气的体积分数约为78%，氧气的体积分数约为21%，稀有气体的体积分数约为0.94%，二氧化碳的体积分数约为0.03%，其他气体和杂质0.03%，根据图象，气体X的占比最大，所以气体X是氮气（N2），故选：B。 4．“空气炸锅”的工作原理是将锅内空气加热后循环吹向食物，则循环气体中含量最高的是（　　） A．氧气 B．氮气 C．稀有气体 D．二氧化碳 【答案】B 【解析】空气成分按体积计算：N2占78%、O2占21%、稀有气体占0.94%、二氧化碳占0.03%，其他气体和杂质占0.03%，则循环气体中含量最高的是N2。 故选：B。 5．红磷在空气中燃烧的实验现象，描述不正确的是 A．生成五氧化二磷 B．产生大量的白烟 C．发出黄色火焰 D．放出热量 【答案】A 【解析】A、红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷是实验结论而不是实验现象，故A描述不正确； B、红磷在空气中燃烧产生大量白烟，故B描述正确； C、红磷在空气中燃烧发出黄色火焰，故C描述正确； D、红磷在空气中燃烧，放出热量，故D描述正确。 故选:A。 6．科学家通过“祝触号”火星车探测器测得火星表面大气成分（体积分数），如图所示。下列说法正确的是（　　） A．火星大气中N2的含量最高 B．火星和地球的大气成分相同 C．火星大气中不含有稀有气体 D．木条不能在火星大气中燃烧 【答案】D 【解析】A、火星大气中N2的含量不是最高，二氧化碳的含量最高，故A错误； B、空气中各成分的体积分数分别是：氮气大约占空气体积的78%、氧气大约占空气体积的21%、稀有气体大约占空气体积的0.94%、二氧化碳大约占空气体积的0.03%、水蒸气和其它气体和杂质大约占0.03%，火星大气中的成分不相同，故B错误； C、Ar属于稀有气体，火星大气中含有稀有气体，故C错误； D、火星大气中不含氧气，木条不能在火星大气中燃烧，故D正确。 故选：D。 7．实验是科学探究的重要方法，如图是测定空气成分的相关实验装置，下列有关说法正确的是（　　） A．该实验开始前应先检查装置气密性 B．实验中银白色的固体汞变为红色粉末 C．实验过程中汞只消耗曲颈甑内的氧气 D．实验结束后，玻璃钟罩内液面低于汞槽中液面 【答案】A 【解析】A、该实验是探究空气中氧气的含量，所以该实验在密闭体系中进行，因此实验前要检查装置的气密性，故A正确； B、汞在常温下为液体，汞和氧气生成固体氧化汞，氧化汞是红色的固体，所以实验过程中观察到部分银白色的液体汞变为红色，故B错误； C、汞消耗了密闭体系内的氧气，而不是只有曲颈甑内的氧气，故C错误； D、实验结束后，由于密闭容器内氧气被消耗，压强变小，因此玻璃钟罩内液面应该高于汞槽中的液面，故D错误。 故选：A。 8．测定空气中氧气含量的装置如图所示。下列有关该实验的说法中，正确的是（　　） A．实验前要检查装置的气密性 B．实验时，只取用极少量的红磷，可减少污染且不影响实验结果 C．红磷熄灭后应立刻打开弹簧夹 D．最终瓶中剩余的气体是纯净的氮气 【答案】A 【解析】A、实验前一定要检验装置的气密性，以防止装置漏气，造成结果不准确，故选项说法正确； B、实验时红磷一定要足量，以完全消耗装置内的氧气，否则测定结果偏小，故选项说法错误； C、红磷熄灭后，没等装置充分冷却就打开弹簧夹，剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积，会导致实验结果偏小，故选项说法错误； B、红磷燃烧消耗氧气，最终瓶中剩余的气体是氮气、稀有气体等，不是纯净物，故选项说法错误。 故选：A。 9．某同学用下图装置测定空气中氧气的含量。对该实验的认识正确的是（　　） A．装置中的小气球会一直变大 B．该实验中的铜粉可以换成碳粉 C．停止加热后，要等到装置冷却至室温后再读数，否则测定结果偏小 D．正确操作情况下，消耗的氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积的五分之一 【答案】C 【解析】A、硬质玻璃管加热，内部空气受热膨胀，气体体积变大；反应过程中氧气被消耗，压强减小，反应完毕后冷却到室温，气体体积变小，装置中的小气球体积先变大再变小，故选项说法错误。 B、该实验中的铜粉不可以换成碳粉，因为铜在加热条件下只与氧气反应且生成物是固体，碳在加热条件下只与氧气，但生成物二氧化碳是气体，不能准确测量空气中氧气的体积分数，故选项说法错误。 C、停止加热后，要等到装置冷却至室温后再读数，否则测定结果偏小，因为此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分空间，故选项说法正确。 D、正确操作情况下，消耗的氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积和硬质玻璃管内气体的总体积的，故选项说法错误。 故选：C。 10．学习小组设计测定空气中氧气含量的实验装置如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．反应原理为铁粉生锈消耗左侧玻璃管内的氧气 B．读取左侧水面刻度时应使两边水面处于同一水平面 C．实验结束后左侧玻璃管中水面约上升至“4”刻度处 D．玻璃管内足量铁粉涂抹不均匀不影响氧气含量的测定 【答案】C 【解析】A、反应原理为铁粉生锈消耗左侧玻璃管内的氧气，故选项说法正确。 B、读取左侧水面刻度时左右两端压强应相等，应使两边水面处于同一水平面，故选项说法正确。 C、氧气约占空气总体积的五分之一，实验结束后左侧玻璃管中水面约上升至“1”刻度处，故选项说法错误。 D、铁生锈生成的铁锈很疏松，玻璃管内足量铁粉涂抹不均匀，不影响铁锈蚀消耗氧气的体积，不影响氧气含量的测定，故选项说法正确。 故选：C。 11．写出以下化学反应的文字表达式： （1）红磷在空气中燃烧： 。 （2）氧化汞受热分解： 。 【答案】（1） （2） 【解析】（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：。 （2）氧化汞加热生成汞和氧气，反应的文字表达式为：。 12．用“偏大”“偏小”“不变”填空。 （1）在测定空气中氧气含量实验中，将红磷换成木炭，则所得结果会 　 　。 （2）某同学欲量取20mL水，俯视凹液面最低处读出结果，则实际液体体积 　 　。 （3）某同学把托盘天平调节平衡后开始称量，该同学指针偏左就停止称量，则所得实际药品质量 　 　。 【答案】（1）偏小；（2）偏小；（3）偏大 【解析】（1）木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，装置内的压强变化不变，导致测定结果偏小； （2）某同学欲量取20mL水，俯视凹液面最低处读出结果，读数比水的实际体积偏大，则实际液体体积偏小； （3）某同学把托盘天平调节平衡后开始称量，该同学指针偏左就停止称量，说明药品的质量偏大。 13．某校化学兴趣小组用如图所示的装置和药品研究空气的组成。 （1）写出发生反应的文字表达式：　 　； （2）为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应 　 　； （3）实验过程中，燃着的红磷熄灭后，当冷却至室温时，水能进入集气瓶中，是因为 　 。若实验中测得氧气的体积分数低于理论值，则造成此误差的可能原因有哪些？（写两条） 　 　。 （4）实验结束，通过对实验结果的交流，大多数同学都验证了氧气约占空气体积的 　 　。 【答案】（1）磷+氧气五氧化二磷；（2）足量； （3）红磷燃烧消耗空气中的氧气生成五氧化二磷固体，装置中压强减小；红磷的量不足、装置漏气（合理即可）； （4）五分之一 【解析】（1）红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：磷+氧气五氧化二磷。 （2）为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应足量。 （3）实验过程中，燃着的红磷熄灭后，当冷却至室温时，水能进入集气瓶中，是因为红磷燃烧消耗空气中的氧气生成五氧化二磷固体，装置中压强减小。 若实验中测得氧气的体积分数低于理论值，原因有：①红磷的量不足；②装置漏气（在冷却过程中有外界的空气进入瓶中）；③未等到装置冷却至室温就打开了弹簧夹，并进行读数（因为此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积）；④弹簧夹右边的导管中存有的空气进入集气瓶内；⑤红磷熄灭时，集气瓶中的氧气并没有完全耗尽，只是氧气的浓度达不到红磷燃烧的要求而已（合理即可）。 （4）大多数同学都验证了氧气约占空气体积的五分之一。 14．小明用图1所示装置测定空气中氧气的含量，实验过程如下： 第一步：按图1连接好装置； 第二步：______； 第三步：在集气瓶内加少量水，并将水面上方的空间分为5等份，用弹簧夹夹紧胶皮管； 第四步：取红磷稍过量放入燃烧匙内，点燃后立即伸入集气瓶中，并把塞子塞紧； 第五步：待红磷熄灭后，打开弹簧夹，观察现象。 回答下列问题 （1）请补充第二步实验操作 　 　。 （2）红磷过量的原因是 　 　。 （3）写出红磷燃烧的文字表达式 　 　。 （4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积大于集气瓶中原空气总体积的，可能得原因是 　 　。 （5）上面的实验同时证明了氮气有 　 　的化学性质。 （6）某同学对实验进行反思后，提出了改进方案，实验装置如图2所示，你认为改进后的优点是 　 　。 【答案】（1）检查装置气密性； （2）耗尽集气瓶内氧气； （3）红磷+氧气五氧化二磷； （4）燃烧匙伸入过慢（点燃红磷前没有夹紧弹簧夹）； （5）不燃烧也不支持燃烧； （6）实验结果更准确（更环保） 【解析】（1）该装置的气密性良好，则组装好仪器后，应检查气密性。 （2）红磷燃烧消耗氧气，则红磷过量的目的为耗尽集气瓶内氧气。 （3）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：红磷+氧气五氧化二磷。 （4）若较多大于五分之一，可能原因为燃烧匙伸入过慢，导致集气瓶中的气体受热膨胀逸出，或弹簧夹没有夹紧，气体受热从导管中逸出等。 （4）红磷在剩余的气体中会熄灭，则说明氮气有不能燃烧，不支持燃烧的化学性质。 （5）改进后的优点：防止了燃烧匙伸入集气瓶中时导致的部分气体受热膨胀逸出，实验结果更准确，同时防止了反应生成的五氧化二磷扩散到空气中污染环境。 1．“人造空气”（20%以上的氧气，70%的氮气，控制二氧化碳的含量低于0.7%）帮助人类实现了“太空漫步”的梦想。下列关于“人造空气”和空气的说法正确的是（　　） A．“人造空气”中的氧气具有可燃性 B．燃着的木条放在“人造空气”中会立即熄灭 C．“人造空气”中氮气的体积分数小于空气中氮气的体积分数 D．空气中的氮气对人类呼吸没有任何作用，因此“人造空气”可只保留氧气 【答案】C 【解析】A、氧气不具有可燃性，具有助燃性，故A不正确； B、“人造空气”中氧气的含量为20%以上，与空气中氧气含量基本一致，燃着的木条放在“人造空气”中会继续燃烧，故B不正确； C、空气中N2含量为78%，“人造空气”中N2含量为70%，“人造空气”中氮气的体积分数小于空气中氮气的体积分数，故C正确； D、“人造空气”不能只保留氧气，对人体健康不利，故D不正确。 故选：C。 2．空气是宝贵的自然资源。下列关于空气的说法中，正确的是（　　） A．空气的成分按质量计算：N2约占78%，O2约占21% B．食品采用真空包装的主要目的是为了隔绝水蒸气 C．空气是混合物，组成空气的各成分保持着它们各自的性质 D．大自然有自净能力，大量有害物质进入空气中，空气的成分仍能保持不变 【答案】C 【解析】A、按体积计算，空气中氮气约占78%，氧气约占21%，故A错； B、食品采用真空包装的主要目的是为了隔绝氧气，故B错； C、空气是一种混合物，各组成成分保持着它们各自的性质，故C正确； D、大自然的自净能力是有一定限度的，若大量有害物质进入空气中，仅靠大自然的自净能力，大气不能保持洁净，故D错。 故选：C。 3．在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、温度随时间变化的情况，如图所示。其中a是打开止水夹的时刻。下列说法不正确的是（　　） A．反应开始时压强增大是因为温度升高 B．a点处的压强等于大气压 C．a点的温度已经接近室温 D．a点后气压增大是由于水倒吸入集气瓶 【答案】B 【解析】A、反应开始时，红磷燃烧放热，温度升高，气体膨胀，压强增大，该选项说法正确； B、由图中信息可知，a点处的压强小于大气压，该选项说法不正确； C、为了使实验结果更准确，应该冷却至室温再打开止水夹，因为a是打开止水夹的时刻，所以a点的温度已经接近室温，该选项说法正确； D、打开止水夹后，水进入集气瓶，随着水的进入，压强增大，因此a点后气压增大是由于水倒吸入集气瓶，该选项说法正确。 故选：B。 4．为测定空气中氧气的含量，某小组的同学将过量的白磷放入试管中，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管（导管容积忽略不计）与润滑性很好的注射器组成如图的实验装置，则下列说法不正确的是（　　） A．取足量的白磷进行实验是为了减少误差 B．实验过程中观察到白磷燃烧冒出大量的白烟 C．实验结束无需等到装置冷却到室温后再读数 D．该装置实验的优点是密闭容器中进行测量结果更准确，污染小 【答案】C 【解析】A、取足量的白磷进行实验是为了耗尽装置中的氧气，减少误差，故选项说法正确。 B、实验过程中观察到白磷燃烧冒出大量的白烟，故选项说法正确。 C、实验结束需等到装置冷却到室温后再读数，否则剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，使测定结果偏小，故选项说法错误。 D、该装置实验的优点是密闭容器中进行测量，无需打开瓶塞点燃白磷，避免瓶内空气外逸而造成实验误差，结果更准确；同时防止生成的五氧化二磷逸散到空气中，污染小，故选项说法正确。 故选：C。 5．用如图装置测定空气中氧气的含量，下列关于该实验的说法错误的是（　　） A．实验时白磷量不足会导致测定结果偏小 B．实验结束后1中液面上升，2中液面下降 C．用木炭代替白磷实验，也能得到相同的结论 D．引燃白磷利用了金属导热性 【答案】C 【解析】A、实验时白磷量不足会导致氧气未完全消耗，从而导致测定结果偏小，故选项说法正确。 B、实验结束后1中氧气被消耗，压强减小，液面上升，2中液面下降，故选项说法正确。 C、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，虽除去氧气，但增加了新的气体，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，不能得到相同的结论，故选项说法错误。 D、通过加热粗铜丝使温度达到白磷的着火点，引燃白磷，利用了铜的导热性，故选项说法正确。 故选：C。 6．化学小组的同学设计如图所示的装置测定空气中氧气的含量。已知试管容积为50mL，注射器预装20mL水，将胶头滴管中的水滴入生石灰一段时间后，试管内的白磷（白磷的着火点为40℃）开始燃烧，待白磷熄灭并冷却至室温后打开弹簧夹，注射器中的水最终减少了10mL。下列关于该实验的说法中，错误的是（　　） A．试管中的细沙可防止试管炸裂 B．胶头滴管中的水和注射器中的水作用相同 C．若试管中白磷的量不足，则实验测得氧气的体积分数偏低 D．该实验说明空气中氧气的体积分数约为20% 【答案】B 【解析】A、白磷燃烧放热，则试管中的细沙可防止试管炸裂，该选项说法正确； B、生石灰为氧化钙的俗称，氧化钙和水反应放热，则胶头滴管中的水的作用为反应物，而白磷燃烧消耗氧气，实验中的氧气减少，注射器中的水会进入集气瓶中，且进入的水的体积即为氧气的体积，则胶头滴管中的水和注射器中的水作用不同，该选项说法错误； C、白磷不足，氧气不能完全消耗，则进入的水的体积偏小，实验测得氧气的体积分数偏低，该选项说法正确； D、该实验能证明氧气约占空气体积的20%，该选项说法正确。 故选：B。 7．某同学利用图甲所示装置测定空气中氧气的含量，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，内气压用气体压强传感器测定，其变化如图乙所示。下列分析合理的是（　　） A．t1时刻后的一段时间能观察到白磷燃烧产生大量白烟 B．t2时刻，燃烧匙内的白磷停止燃烧 C．t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是温度升高 D．通过t1和t2时刻瓶内的气压值，可以计算得出氧气约占空气质量的20% 【答案】A 【解析】A、t1时刻后，压强迅速增大，是因为白磷燃烧放热，则t1时刻后的一段时间能观察到白磷燃烧产生大量白烟，故选项说法正确。 B、t2时刻，压强不再发生改变，说明温度已经恢复至常温，而不是燃烧匙内的白磷停止燃烧，故选项说法错误。 C、t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是打开了弹簧夹，故选项说法错误。 D、通过t1和t2时刻瓶内的气压值，可以计算得出氧气约占空气体积（而不是质量）的20%，故选项说法错误。 故选：A。 8．某化学兴趣小组的同学利用如图1、图2装置开展“空气中氧气含量的测定”的实验活动，图3为压力传感器显示的数据变化。有关说法不正确的是 A．红磷和白磷燃烧时的现象相同 B．相比于图1实验，图2实验具有误差小、污染小的特点 C．图3中段变化的原因是白磷燃烧放出大量热 D．图3中段变化的原因是装置温度逐渐恢复至室温 【答案】D 【详解】A、红磷和白磷在空气中燃烧都生成大量白烟，放出热量，故说法正确； B、与图1相比，图2装置始终在密闭状态下进行，不会有气体扩散，五氧化二磷也不会逸出，因此图2装置的优点有：减小误差和污染减少，故说法正确； C、图3中一段时间内装置内气压显著增加，其原因是白磷燃烧放出大量的热，故说法正确； D、图3中一段时间内装置内气压又显著增加，其原因是白磷燃烧消耗了氧气，气体体积减小，恢复至室温，装置内的压强减小，U型管中的液面右边上升，所以装置内气压又显著增加，故说法错误。 故选D。 9．某化学研究小组在利用课本上的实验装置测定空气中氧气含量时，多次实验后发现集气瓶内上升的水体积始终小于瓶内原有空气体积的1/5。为了找出原因，他们继续进行探究。 【提出问题】足量的红磷燃烧能否耗尽空气中的氧气？ 【查阅资料】白磷能与氧气发生反应，生成物为五氧化二磷。 【设计实验】在老师的指导下，研究小组的同学利用如图1装置进行实验(红磷和白磷均过量)。他们利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷，红磷被点燃。待红磷熄灭且装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔照射白磷，白磷被点燃。 【记录数据】研究小组同学从开始实验到最后装置冷却后的整个实验过程中，氧气浓度传感器与数显设备相连，测量的容器内氧气浓度变化曲线如图2。 【实验分析】 （1）图1中红磷燃烧的现象为 。 （2）图2中BC段发生反应的文字表达式为 。 （3）图2中DE段氧气浓度变化的主要原因是 。 【实验结论】 （4）红磷燃烧 (填“能”或“不能”)耗尽空气中的氧气。 【再次探究】研究小组的同学再次查阅资料发现，食品脱氧剂(以铁粉为主的物质组成)能通过化学反应除去密闭包装袋中的氧气，使食品处于无氧状态。他们尝试用图3装置进行实验来测定空气中氧气的体积分数，量筒中装有50mL水，记录相关数据如下表所示： 实验时间/min 0 5 10 30 35 45 量筒中液面的刻度/mL 50 35 27.5 19.7 19.7 19.7 （5）根据表中实验数据计算空气中氧气的体积分数约为 。 （6）若实验结束时，俯视读取量筒中液体的体积，则测得的氧气体积分数会 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。 【答案】（1）产生大量白烟，放热 （2） （3）白磷燃烧消耗氧气 （4）不能 （5）20.2% （6）偏小 【解析】（1）红磷燃烧产生大量白烟，放热； （2）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：； （3）图2中C点时红磷燃烧熄灭；曲线DE段氧气浓度变化的主要原因为白磷燃烧消耗氧气，装置逐渐冷却到室温； （4）红磷燃烧熄灭后，白磷继续燃烧，说明红磷不能耗尽空气中的氧气； （5）根据表中实验数据进行推算，广口瓶中氧气的体积分数约为×100%≈20.2%； （6）若实验结束时，俯视读取量筒中液体的体积，剩余水的体积读数偏大，根据消耗氧气的体积为量筒内减少的气体体积，则消耗氧气的体积偏小，测得氧气的体积分数偏小。 10．对于“测定空气中氧气的含量”实验的再认识。请同学们认真分析回答下列问题。 【经典赏析】 （1）拉瓦锡用装置A定量研究了空气的成分。在密闭容器中，装置中的汞与空气中的 　 　反应，生成固态物质。 【思路启迪】 （2）我们沿着科学家的足迹，对反应物进行了优化，分别用铜粉、红磷等进行实验，其原理都是采用 　 　（填“物理”或“化学”）的方法，从混合气体中除去某种气体，从而达到物质的分离。 【实验回顾】课堂上老师和同学们利用装置B测定了氧气的含量： （3）在用酒精灯加热铜粉部位时，要不断推拉注射器活塞的目的是 　 　。 （4）反应前后，测得数据如下，请完成表格： 硬质玻璃管空气的体积 反应前注射器中空气体积 反应后注射器中气体体积 空气中氧气的体积分数 25mL 15mL 8mL 　17.5　% 出现此实验结果的原因可能是 　 　（写一条即可）。 （5）实验反思，对该实验的认识不合理的是 　（填序号）。 A．铜粉用量的多少，不会影响实验结果 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体积大约是反应前硬质玻璃管内气体体积的 【拓展实验】兴趣小组的同学们在实验室用装置C进行了探究。 （6）集气瓶中空气的体积为45mL，量筒中水的体积为50mL。能证明氧气约占空气体积的五分之一现象是 　 　。 （7）实验结束后，集气瓶内剩余气体主要是 　 　，由现象分析可知，该气体的物理性质是 　 （任写一点） 【答案】（1）氧气。 （2）化学。 （3）增强空气流动，使氧气充分反应。 （4）17.5；装置漏气或铜不足或没有冷却至室温就读数等。 （5）AD。 （6）量筒中水的体积最终为41mL。 （7）氮气；难溶于水。 【解析】（1）拉瓦锡用装置A定量研究了空气的成分。在密闭容器中，装置中的汞与空气中的氧气反应，生成固态物质。 （2）我们沿着科学家的足迹，对反应物进行了优化，分别用铜粉、红磷等进行实验，其原理都是采用化学的方法，从混合气体中除去某种气体，从而达到物质的分离。 （3）在用酒精灯加热铜粉部位时，要不断推拉注射器活塞的目的是增强空气流动，使氧气充分反应。 （4）空气中氧气的体积分数是×100%＝17.5%，小于理论值，出现此实验结果的原因可能是装置漏气或铜不足或没有冷却至室温就读数等。 （5）A．铜粉不足会导致实验结果偏小，该选项不正确。 B．实验结束后冷却到室温才能读数，该选项正确。 C．气球的作用是调节气压，使氧气完全反应，该选项正确。 D．在正常操作情况下，反应结束后消耗氧气的体积大约是反应前硬质玻璃管内气体体积和注射器中气体体积和的，该选项不正确。 （6）集气瓶中空气的体积为45mL，量筒中水的体积为50mL。能证明氧气约占空气体积的五分之一现象是量筒中水的体积最终为41mL（氧气体积约占空气总体积的五分之一，45mL空气中的氧气体积是9mL，进入集气瓶中水的体积是50mL﹣9mL＝41mL）。 （7）实验结束后，集气瓶内剩余气体主要是氮气，由现象分析可知，该气体的物理性质是难溶于水。 11．某化学兴趣小组对空气中氧气含量的测定实验进行验证，并进行了拓展实验。 【实验验证】探究空气中氧气的含量 【实验步骤】 1.如图1硬质玻璃管内空气体积为50mL，注射器中留下的空气体积为50mL，该装置气密性良好。（小气球内气体已全部挤出） 2.装入药品，按图1所示连接好仪器。用酒精灯在铜粉部位加热，加热时不断推拉注射器活塞，并不断将气球中的气体全部挤入玻璃管中。 3.实验结束后，停止加热，待玻璃管冷却至室温，将气球内的气体全部挤出，待注射器活塞稳定后，读取注射器内剩下气体的体积为 　 　mL。 【实验现象】 反应中观察到玻璃管内的实验现象是 　 　，写出铜粉反应的化学方程式 　 　。 【实验结论】氧气约占空气总体积的。 【反思与评价】 实验中，加热时不断推拉注射器的目的是 　 　。 【拓展实验】用白磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量。 1.利用图甲所示装置测定空气中氧气的含量，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，瓶内气压用气体压强传感器测定：t1时刻后的一段时间内瓶内气压显著增加，其原因 　 　。t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是 　 　。通过t2时刻瓶内的气压值，可以计算得出氧气约占空气体积的。 2.红磷燃烧的现象是 　 　，写出该反应的化学方程式 　 　。 【答案】【实验步骤】30。 【实验现象】红色固体变黑色；Cu+O2CuO。 【反思与评价流动，使氧气充分反应。 【拓展实验】1.白】增强空气磷燃烧放热，导致瓶内气体膨胀，气压增大；水进入集气瓶。 2.剧烈燃烧，产生大量白烟，放热；4P+5O22P2O5。 【解析】【实验步骤】 读取注射器内剩下气体的体积为50mL﹣（50mL+50mL）×＝30mL。 【实验现象】 反应中观察到玻璃管内的实验现象是红色固体变黑色，是因为加热时铜和氧气反应生成黑色固体氧化铜，反应的化学方程式是Cu+O2CuO。 【反思与评价】 实验中，加热时不断推拉注射器的目的是增强空气流动，使氧气充分反应。 【拓展实验】 1.利用图甲所示装置测定空气中氧气的含量，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，瓶内气压用气体压强传感器测定：t1时刻后的一段时间内瓶内气压显著增加，其原因是白磷燃烧放热，导致瓶内气体膨胀，气压增大。t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是水进入集气瓶。通过t2时刻瓶内的气压值，可以计算得出氧气约占空气体积的。 2.红磷燃烧的现象是剧烈燃烧，产生大量白烟，放热，该反应的化学方程式是4P+5O22P2O5。 12．（2024•四川成都）空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。 资料：1.红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。 2.相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。 3.相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。 【史料研究】 二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的。 （1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是 　 　，产生该现象的原因是 　 　。 【设计与实验】 设计并利用图2装置测空气里氧气含量。 （2）主要步骤如下，正确的顺序为 　 　（填序号）。 ①弹簧夹夹紧胶皮管 ②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹 ③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子 ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份 （3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 　 　。 【优化与实验】 同学们利用图2装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。 （4）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 　 　。 （5）图5中BC段压强增大，原因是 　 。计算白磷消耗的氧气占空气体积的 　 　%（精确到0.01%）。 【反思与交流】 （6）图2实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是 　 　。 （7）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有 　 　（写一种）。 【答案】（1）汞液面上升；汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小； （2）④①③②； （3）氮气； （4）反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀； （5）反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大；19.37； （6）反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，所以氧气消耗不完； （7）铜粉。 【解析】（1）汞和氧气反应生成氧化汞固体，导致钟罩内气体减少，气压减小，则玻璃钟罩内的现象是汞液面上升，产生该现象的原因是汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小； （2）该实验的正确的顺序是检查装置气密性，在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份，用弹簧夹夹紧胶皮管，点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子，红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，则正确的顺序为④①③②； （3）空气主要由氮气和氧气组成，红磷燃烧消耗了氧气，则实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是氮气； （4）白磷燃烧消耗氧气并放出热量，而其他气体不变，氧气的含量逐渐减小，反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀，导致氧气的含量增大； （5）红磷燃烧放热，温度升高，装置内压强增大，同时红磷燃烧消耗氧气，装置内压强减小，但反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大，所以图5中BC段压强增大； （6）红磷燃烧放热，但反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，导致不能将氧气消耗完； （7）铜粉在空气中加热生成氧化铜固体，不会造成空气污染，可选择的替代药品有铜粉。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！32 学科网（北京）股份有限公司 $$