2.1空气中氧气体积分数的测定-2024-2025学年九年级化学沪教版（上海）第一学期

空气中氧气体积分数的测定 1、几种测定空气中氧气含量的实验(如图所示)，请根据实验回答问题： （1）拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分(图1)，通过该实验拉瓦锡得出氧气约占空气总体积的1/5。该实验中选用汞的优点是___________。 A．实验过程中没有污染 B．能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽 C．实验仪器易得到 D．反应不需要条件 （2）实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(图2)，写出红磷燃烧的文字表达式__________________________________________，测出的氧气含量常常远低于1/5，可能的原因是_______________________(写一条即可)。 （3）兴趣小组同学对图2实验进行了改进，设计了如图3的实验。 ①实验前，打开弹簧夹，将体积为25mL的注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，若活塞能返回至原处，则说明_______________________。 ②实验时，先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热红磷，可观察到的现象为_______________________；燃烧结束后，等到试管冷却后再松开弹簧夹，注射器活塞会从原来的20mL处移动，最终将停留在约为_________________mL(填整数)刻度处；若不使用弹簧，用酒精灯加热红磷，充分反应后冷却后，注射器活塞最终又将停留在约为_________________mL(填整数)刻度处。 ③对照图2实验，你认为图3实验有何优点？ _______________________(回答一点即可)。 (4)兴趣小组同学，还设计了用传感器技术测定空气中氧气含量，实验装置如图4所示，反应过程中容器内的压强、温度和氧气浓度三条曲线变化趋势如图5所示。其中Y表示的是_________________变化的曲线。结合X、Y两条曲线。分析图5中CD段气体压强逐渐减小的原因_______________________。 2、某校化学兴趣小组对空气中氧气含量的测定进行了如下实验探究和再认识。 【经典赏析】 （1）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。 【实验探究】同学们按照图2所示装置，进行了分组实验。 【数据分析】实验结束后，同学们整理数据如下。（注：集气瓶中空气体积为100mL） 组别 1 2 3 4 5 进入水的体积/mL 20 21 19 20 22 （2）请选择其中一组数据，计算空气中氧气的含量：________________。 （3）通过实验还可以推断出集气瓶中剩余气体的性质是__________________（写1条）。 【实验改进】兴趣小组同学设计了图3所示装置，选用容积为40mL的试管作反应容器，注射器活塞初始位置在20mL刻度处，活塞与内壁摩擦力及连接管空间容积忽略不计。 （4）实验前，该兴趣小组的同学打开弹簧夹，将注射器活塞从20mL刻度处向左推至15mL刻度处，然后松开活塞，观察到活塞返回至20mL刻度处。该操作的主要目的是____________。 （5）开始实验时，先将弹簧夹松开，给足量的红磷加热，红磷燃烧后，一开始活塞的运动方向为__________________，反应完全并冷却至室温后，注射器活塞最终将停留在约__________________（填整数）mL刻度处。 【拓展延伸】如图用下列装置测定空气中氧气含量，请结合图示回答：     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、同学们对“测定空气中氧气的体积分数”产生浓厚兴趣，并积极展开探究活动。 【实验一】按如图1所示装置对书本中的教材实验进行改进，仍用燃烧红磷的方法测定空气中氧气的体积分数。 （1）写出红磷在空气中燃烧的现象：_______________________。 （2）燃烧匙中红磷应稍过量，目的是：_____________________________。 （3）红磷熄灭后，冷却至室温，打开弹簧夹，水能倒吸入集气瓶的原因是：_______________。 （4）与教材实验相比，图1中用凸透镜聚光点燃红磷的方式有很多优点，请说出其中一条优点：________________________________________________________。 【实验二】利用传感器进行空气中氧气含量测定的实验，测得装置(如图2)内压强的变化曲线如图3。 （5）图3中BC段压强增大的原因是_________________________________________。 4、氧气在化学中有着举足轻重的地位，实验小组的同学用下图装置测定空气中氧气含量。 （1）如图1所示，用红磷在空气中燃烧来测定空气中氧气含量，实验结果小于的原因：____________________。 【实验改进】 改进一：点火方式改进。 （2）如图2所示，利用电热丝通电放出热量引燃红磷，其优点是______________（写一点）。 改进二：测量方式改进。 为了帮助同学们更好地理解空气中氧气含量测定的实验原理，老师用气压传感器测定了图1装置内的压强变化，其变化情况如图3所示。 （3）BC段压强增大，原因是________________________。 （4）用木炭代替红磷完成此实验，集气瓶内气压变化趋势与图3_________________（填“相同”或“不同”）。 改进三：反应原理的创新。 小明利用图4测定空气中氧气含量，已知发热剂的主要成分为铁粉、炭粉、水和食盐等，反应原理可简化为铁生锈消耗集气瓶中的氧气。 得数据如表： 实验前的体积 实验后的体积 集气瓶内空气 量筒内水 量筒内剩余水 （5）根据表中数据计算得出空气中氧气的体积分数约为______________。 （6）小可改进了小明同学的实验，如图5，将同样足量的发热剂均匀涂抹在集气瓶内壁的四周，这样做的目的是_________________________________。 5、【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（如图1），当冷却至室温后，集气瓶内剩余气体的成分是______________。 A．五氧化二磷 B．主要成分为氮气和氧气 C．纯净的氮气 D．主要成分为氮气的混合气体 兴趣小组的同学用该方法测出的氧气含量常常远低于21％。 【提出问题】用红磷燃烧的方法为什么测定空气中氧气的含量会偏小？ 【进行猜想】 （1）装置漏气； （2）__________________，装置内氧气有剩余； （3）__________________；…… 【实验与交流】在老师的指导下，小明分别用过量的红磷和白磷进行该实验，用测定氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气浓度分别为 8.85％和 3.21％。请从燃烧条件的角度分析产生上述两个结果较大差异的主要原因是：__________________。 【实验探究1】小华根据铁生锈的原理，探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量。于是进行了实验（如图3）。 通过 7 天测得的数据计算出空气中氧气的含量为 19.13％。 【实验探究2】为了加快反应速率，小华通过查阅资料，利用铁粉、炭粉、氯化钠等物质又进行了实验（装置如图3），8分钟后测得的数据如下表：图2 图1 图3 实验前的体积 实验后的体积 集气瓶内空气 烧杯内蒸馏水 烧杯内剩余蒸馏水 131mL 90.0mL 63.6mL 请计算出空气中氧气含量为______________（计算结果保留一位小数）。 【结论与反思】通过上述实验探究，选择____________（填物质名称）进行实验，可较为快速地完成实验并减小实验误差。 【拓展延伸】铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿主要成分为 Cu2(OH)2CO3]。若将图2装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明理由________________。 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$