2.1 空气的组成（拓展培优）-2024-2025学年九年级化学上册课后培优分级练（沪教版2024）

2.1 空气的组成 1．兴趣小组的同学利用数字化技术对“空气中氧气体积分数的测定”进行了再探究（如图1），得到的数据曲线如图2所示。 (1)实验前集气瓶中的水为10mL，若集气瓶的容积为100mL（燃烧匙所占体积忽略不计），实验结束后理论上集气瓶中水的体积约为 mL。 (2)图2中X曲线表示的是 （填“温度”或“氧气浓度”）。 (3)图2压强曲线中，BC段气压变化的原因是 ；CD段气压变化的原因是 ；导致DE段气压变化的实验操作是 。 (4)实验前，预先加少量水的原因是 。 (5)化学兴趣小组想探究用不同物质在空气中燃烧测定氧气含量方法的优劣。他们用足量的蜡烛、红磷和白磷分别在相同体积与状态的空气中燃烧，用氧气探测器测定密闭容器中剩余氧气与时间的关系如下图，下列说法正确的是______（填字母）。 A．测定空气中氧气含氧效果最好的是蜡烛，因为它反应速率快 B．该实验证明氧气的浓度较低时，红磷与白磷还能与之发生反应 C．三个实验均需要冷却至室温再读数 D．若用这三种物质做实验，测得空气中氧气含量偏高 2．空气是一种重要的资源，人类的生产生活离不开空气，对于空气的研究人类从未停止。 【实验目的】利用传感器测定空气中氧气的含量 【实验内容】某化学兴趣小组对空气中氧气含量的测定进行了如图实验探究： 将数显设备、气体压强传感器和空气中氧气含量测量装置按如图1所示连接。装置气密性良好。实验开始，打开并调试好传感器和数据设备，用酒精灯将红磷点燃，立即伸入瓶中并塞紧橡胶塞。各传感器测得的数据如图2所示，横坐标为时间，纵坐标表示该段时间内气体压强、温度、氧气浓度对应的变化情况。 【实验分析】 (1)红磷燃烧的符号表达式 ，红磷燃烧的现象是： 色固体燃烧，发光， ，产生黄白色火焰， ，生成白色固体。 (2)实验原理：由于红磷燃烧只消耗空气中的 (填化学符号)，而不生成气体，使瓶内气体减少， 减小，烧杯中的水被吸入集气瓶，进入水的体积就是消耗氧气的体积，进而粗略测得空气中氧气的含量。 (3)根据图2中压强变化曲线，bc段压强升高的主要原因是_______。(填选项) A．红磷燃烧放热导致压强增大 B．红磷燃烧产生气体导致压强增大 (4)实验结束打开活塞的过程中，压强曲线对应的线段是_______(填选项)。 A．bc B．cd C．de D．ef (5)图2中X曲线表示的是 (填“温度”或“氧气浓度”)变化情况。 (6)图2中的X、Y两根曲线保持不变后，打开底部的活塞，水被吸入瓶内的体积小于瓶内气体体积，原因是 (不考虑活塞两侧导管内残留的水)。 3．化学小组同学设计实验，用红磷燃烧、蜡烛燃烧测定空气中氧气含量，比较其实验结果的差别。实验时将红磷、蜡烛点燃后，同时伸入到大小相同的两个集气瓶中。(已知：实验前K1、K2、K3均关闭) (1)红磷燃烧的现象为 ，符号表达式为 。 (2)待反应完毕，装置冷却到室温后，应进行的操作是：先打开K1、K3，一段时间后，再 。 (3)若某同学实验时，先将K1、K2打开，再将点燃的红磷、蜡烛同时伸入两个集气瓶中，待反应完毕，装置冷却到室温后，打开止水夹K3，观察到的现象是 。 4．“蜡烛”象征着美好和奉献。老师带领学生一起完成“蜡烛燃烧”的探究，请填写下面的探究报告，并回答问题。 (1)下列图标在完成此次探究时需要用到的是 。 (2) 探究报告 探究名称：观察与描述蜡烛及其燃烧 探究目的：了解蜡烛的性质、初步学习观察与描述实验现象的方法 探究用品：蜡烛、小刀、火柴、澄清的石灰水、 等。 探究过程 步骤和方法 现象 分析或解释 燃烧前 观察蜡烛的颜色、状态、形状，闻一闻气味，用小刀切下一小块蜡烛放在水中。 白色固体，圆柱体，无气味，可以用小刀切下来，放到水中， ，不溶解。 蜡烛的硬度 （填“大”或“小”），密度比水小。 燃烧时 观察蜡烛燃烧的现象，分别用干燥的烧杯和涂有石灰水的烧杯罩在火焰上（如图） 火焰呈黄色，分层，烛心处的石蜡熔化。干冷的烧杯内壁 ，澄清的石灰水变浑浊。 蜡烛燃烧生成水和 。 熄灭后 观察并描述熄灭时的现象，用燃烧的火柴去点燃蜡烛刚熄灭时产生的白烟（如图） 蜡烛熄灭后，产生一缕“白烟”，用火柴点燃，“白烟”燃烧，并将蜡烛引燃。 “白烟”是 ，具有可燃性。 【拓展探究】 小明同学想用蜡烛去探究空气中的氧气含量，设计了如下图的实验方案。 (3)小丽认为小明的实验达不到实验的目的，她的理由是 。 小明完成实验后，观察到，蜡烛在密闭的杯子中燃烧直至蜡烛熄灭，杯子底附着黑色固体颗粒，同时杯子内的液面上升，大约占到杯子体积的五分之一。 (4)杯子底附着黑色固体颗粒是 。 (5)小明能够看到进入杯子内的水约占杯子体积五分之一的实验现象，可能的原因是 。 5．某校九年级化学兴趣小组学生测定空气中氧气的含量，完成了以下实验探究。 实验一：利用图甲所示装置和红磷进行实验； 实验二：利用图乙所示装置和白磷进行实验； 实验三：利用图丙所示装置并分别使用红磷、白磷和食品脱氧剂来测量空气中氧气的体积分数（图丙实验采集数据如图丁所示）。 【集体讨论】 (1)同学们认为实验开始前都必须检查装置的气密性且药品的用量应保证 。 【分组实验】 在讨论的基础上，他们分组进行了实验。 【数据分析】 实验结束后，整理数据如下表所示（装置中集气瓶容积均为150ml，并且在瓶中预先装入20mL水）。 组别 1 2 3 4 5 进入集气瓶中水的体积/mL 25 27 26 24 28 (2)大多数同学都验证出氧气约占空气体积的 。实验时装置甲量筒内要装入水的体积应至少 26mL（填“>”、“=”或“<”）。 【反思讨论】 (3)图乙实验相对于图甲实验，其优点有 （写出一条即可） (4)根据图丙实验采集数据如图丁所示，同学们分析实验结果，认为用甲装置实验药品最好选用“食品脱氧剂”，其优点是 （写出一条即可）；但指导老师认为如果在课堂上进行演示实验时，选择“食品脱氧剂”不是最佳的选择，应当选择“白磷”比较妥当，你认为老师的理由 是 （写出一条即可）。 6．重庆一中化学兴趣小组利用NO和O2接触会立刻反应生成NO2测定空气中O2的含量。 [查阅资料]①NO难溶于水。每2体积的NO和1体积的O2恰好完全反应，生成2体积NO2. ②NO2可被水完全吸收，且不生成新气体。 (1)【反应原理】 (填化学反应式)。 【实验装置 (2)【实验步骤】 ①检查装置气密性。 ②将充满水的50mL量筒倒置在水槽中。 ③在乙中储有充足的NO，连接盛有水的甲后，可将30mL~35mLNO(VNO)从乙排入丙中量筒内。甲、乙、丙装置端口的连接顺序是 (填序号)。 ④再用盛有空气的注射器向丙中量筒内注入10mL-20mL空气(V空)。 ⑤使丙中量筒内空气和NO充分反应，待量筒内液面不再变化时，读出剩余气体体积(V剩)。 【收集数据】 编号 VNO/mL V空)/mL V剩/mL △V/mL ×100% 1 30 10 34 6 20.00% 2 30 14 35 9 21.45% 3 30 20 37 13 21.67% 4 35 20 42.5 12.5 20.83% (3)【数据处理】依据△V=VNO+V空-V剩以及生成的NO2完全被水槽中的水消耗吸收，可计算出氧气体积分数 (含△V和V空的最简计算公式)。 (4)【实验反思】 ①步骤③中的导管口出现连续均匀气泡才伸入量筒中的原因是 。 ②通过对比 (填编号)，可判断并不是NO越多，数据越大。 ③从数据可以看出，此方法测出氧气在空气中的体积分数非常接近21%。但此方法并未得到广泛推广，可能的原因是 (填序号)。 A．NO不易收集在储气瓶中 B．NO、NO2有毒 C．反应时间长 7．“空气中氧气含量的测定”再探究： 【回顾历史】 ①1774年，法国化学家拉瓦锡通过用金属汞在空气中加热生成氧化汞等实验，第一次明确得出空气是由氧气和氮气组成的结论。 ②人们沿着科学家的足迹，分别用红磷、铜粉等进行实验，在不引入新的气态杂质的前提下，将氧气转化为固态的化合物，从而达到探究空气中氧气含量的目的。 【重温旧知】 某同学分别用如图两种装置探究空气中氧气的含量，请回答有关问题。 (1)铜粉在空气中加热与氧气反应生成氧化铜固体，反应的文字表达式为 。 (2)用装置二进行实验时，加热铜粉，记录实验中各数据如下表所示，回答下列问题。 硬质玻璃管中空气的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中气体的体积 实验测得空气中氧气的体积分数 44mL 36mL 24mL (3)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。 (4)若实验测得的结果偏小(氧气的体积分数小于21%)，可能的原因有___________(填字母)。 A．加热时间太长 B．铜粉的量不足 C．推拉注射器次数太少 D．读数时气球内仍留有气体 【创新实践】 为了帮助同学们更好地理解空气中氧气含量的探究的实验原理，老师采用红磷为反应物，利用传感器技术实时测定了实验装置(如图甲所示)内的气体压强、温度和氧气浓度，它们随时间的变化曲线如图乙所示。 (5)t2时打开止水夹，最终水面大约上升至集气瓶刻度 (填“1”“2”“3”或“4”)处。 (6)结合图乙曲线，AB段气体压强增大的原因是 ，CD段气体压强突然变化的原因是 。 8．某实验小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行了探究。（已知白磷燃烧的最低温度为40℃，其燃烧现象及产物与红磷相同） 【实验回顾】 图甲是实验室通过红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量。 (1)写出红磷在空气中燃烧的文字表达式 。 (2) （填“能”或“不能”）用木炭代替红磷测定空气中氧气含量。 【实验改进】 (3)小组同学对实验装置进行了改进（如图乙），并运用改进后的装置进行了如下实验： ①将仪器按如图乙装置连接好，检查装置气密性。 ②加入药品，将装置连接固定。 ③打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量空气，A中水进入到B中，露出白磷后关闭止水夹a和b，测得B中水的体积为。 ④用凸透镜聚光引燃白磷，白磷燃烧，反应结束后，燃烧匙中的白磷未能全部燃烧。 ⑤待白磷熄灭并冷却到室温， （填操作），B中水倒吸进入到A中，测得量筒中水的体积最终变为。 (4)实验分析：计算小组同学所测空气中氧气的体积分数为 （用含、的代数式表示）。 (5)与图甲实验相比，图乙实验的优点是 （写一点）。 9．中秋节吃月饼时，小育对包装袋内的“脱氧剂”产生了兴趣，展开了下面的探究。 【查阅资料】脱氧剂利用铁粉与氧气发生缓慢氧化生锈而除去氧气，达到食品防腐的目的，铁粉脱氧剂中的其他成分对后面的实验无影响。 【探究目的】探究用铁粉脱氧剂是否能测定空气氧气的含量，并比较效果。 【进行实验】实验1：按图1所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。 实验2：按图2所示装置，在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉脱氧剂，利用铁生锈原理测定空气中氧气的体积分数。 (1)装药品之前要检查 ，实验1中红磷燃烧的主要现象是 ，红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，水倒吸入集气瓶 1/5(选填：“小于”或“大于”)，该反应的符号表达式为 。 (2)实验过程中，连接数字传感器，测的实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图3、图4所示。依据图3、图4信息， (选填：“实验1”或“实验2”)的测定方法更准确。 (3)从绿色化学的角度考虑，实验2相比于实验1的优点是 (写一点)。 10．空气中氧气含量的测定实验思考。 (一)二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。 (1)该实验中选择使用汞的优点有_______(填序号)。 A．汞俗称水银，常温下呈液态，安全无毒 B．几乎能将密闭装置内空气中的氧气耗尽 C．在汞槽中起到液封的作用 D．生成的氧化汞加热分解又能得到汞和氧气 (二)两个实验小组同学分别利用不同的方法测定空气中氧气的含量。 【A组实验】利用红磷测定空气中氧气含量。 图1是利用气压传感器测定红磷燃烧时集气瓶内气压变化的实验装置。 图2是集气瓶内气压的变化情况。 (2)在实验室常用A组实验测定空气中氧气含量，写出红磷燃烧文字或符号表达式 。 (3)实验操作规范、准确。下列有关图2的分析不正确的是 (填序号)。 a．BC段气压增大的主要原因是红磷燃烧放热 b．CD段气压减小的主要原因是瓶内氧气被消耗 C．DE段气压增大的主要原因是烧杯中的水进入集气瓶 d．若用木炭代替红磷完成此实验，集气瓶内气压变化趋势与图2基本一致 (4)查阅文献发现，燃烧过程中当氧气的体积分数降至7%时，红磷就无法继续燃烧，但实际实验中倒吸入瓶内的水的体积能达到空气总体积的，其可能的操作原因是 。 【B组实验】查阅资料发现，加热铜测定空气中氧气含量结果更为精确。 按图3装置进行实验(已知：铜和氧气在加热条件下生成氧化铜)。 A装置是底面积为50cm2，高为20cm的圆筒状玻璃容器(带密封盖)，上面标有以cm为单位的刻度，B是带刻度的敞口玻璃管(其他辅助装置略)。 (5)他们的操作过程如下： a．连接装置并 (补充该操作)； b．加入水并调整B的高度，使A中的液面至刻度15cm处； c．将过量的铜粉平铺在惰性电热板上，盖紧密封盖； d．通电加热铜粉，待充分反应后，冷却到原来的状况，调整B的高度使A、B液面保持水平，记录液面刻度。(注：A容器内固态物质所占的体积忽略不计) (6)在操作d结束时，装置A中液面的刻度理论上约为 cm(结果保留整数)。 (7)与图1比较，按图3进行实验的优点是 (填一点即可)。 【拓展探究】 (8)化学兴趣小组想探究用不同物质在空气中燃烧测定氧气含量方法的优劣。他们用足量的蜡烛和白磷分别在相同体积与状态的空气中燃烧，用氧气传感器测定密闭容器中氧气体积分数与时间的关系如图。下列判断不正确的是 (填序号)。 a．测定空气中氧气含量效果最好的是蜡烛，因为它反应速率快 b．蜡烛燃烧过程中，a点时容器内氮气的体积分数为80% c．燃烧后，两容器中氧气均未耗尽，白磷耗氧量较多 d．若将足量蜡烛和白磷放在同一密闭容器中燃烧，氧气的体积分数可降至0% 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.1 空气的组成 1．兴趣小组的同学利用数字化技术对“空气中氧气体积分数的测定”进行了再探究（如图1），得到的数据曲线如图2所示。 (1)实验前集气瓶中的水为10mL，若集气瓶的容积为100mL（燃烧匙所占体积忽略不计），实验结束后理论上集气瓶中水的体积约为 mL。 (2)图2中X曲线表示的是 （填“温度”或“氧气浓度”）。 (3)图2压强曲线中，BC段气压变化的原因是 ；CD段气压变化的原因是 ；导致DE段气压变化的实验操作是 。 (4)实验前，预先加少量水的原因是 。 (5)化学兴趣小组想探究用不同物质在空气中燃烧测定氧气含量方法的优劣。他们用足量的蜡烛、红磷和白磷分别在相同体积与状态的空气中燃烧，用氧气探测器测定密闭容器中剩余氧气与时间的关系如下图，下列说法正确的是______（填字母）。 A．测定空气中氧气含氧效果最好的是蜡烛，因为它反应速率快 B．该实验证明氧气的浓度较低时，红磷与白磷还能与之发生反应 C．三个实验均需要冷却至室温再读数 D．若用这三种物质做实验，测得空气中氧气含量偏高 【答案】(1)28 (2)温度 (3) 红磷燃烧放热引起压强增大的影响大于消耗氧气引起压强减小的影响 红磷燃烧消耗氧气，且实验结束后，温度降低 打开弹簧夹 (4)吸收有害物质，且利于降温等 (5)BC 【详解】（1）红磷燃烧消耗氧气，装置中的气体减少，冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶中，且进入的水的体积即为消耗的氧气的体积，又由于氧气约占空气体积的五分之一，则集气瓶中氧气的体积为，则，实验结束后理论上集气瓶中水的体积约为10mL+18mL=28mL。 （2）由图可知，X先增大后减小，且最终和开始时的相同，红磷燃烧放热，温度升高，实验结束后温度又慢慢降低，则X曲线表示温度。 （3）红磷燃烧放热，温度升高，装置中的压强增大，红磷燃烧消耗氧气，装置中气体减少，压强减小，由于开始时红磷燃烧放热引起压强增大的影响大于消耗氧气引起压强减小的影响，则BC段压强增大； CD段压强减小，是因为红磷燃烧消耗氧气，且红磷熄灭后，装置中的温度降低，则均会引起压强减小； DE段压强增大，且最终压强和开始时的相同，则D点时打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶中，导致压强增大。 （4）集气瓶中的水能吸收有害物质，且利于降温。 （5）A、由图可知，蜡烛测出的结果明显比其它两种物质偏大，所以蜡烛不适合测定空气中氧气含量，该选项说法不正确； B、由图可知，蜡烛在氧气浓度为13%左右时就熄灭了，而红磷和白磷在氧气的浓度为10%以后才熄灭，所以该实验证明氧气的浓度较低时，红磷与白磷还能与氧气发生反应，该选项说法正确； C、由于温度会影响压强，则应待冷却至室温后，再读数，该选项说法正确； D、三个实验中，最终氧气的体积分数都没有减少到0，测得空气中氧气含量都偏小，该选项说法不正确。 故选BC。 2．空气是一种重要的资源，人类的生产生活离不开空气，对于空气的研究人类从未停止。 【实验目的】利用传感器测定空气中氧气的含量 【实验内容】某化学兴趣小组对空气中氧气含量的测定进行了如图实验探究： 将数显设备、气体压强传感器和空气中氧气含量测量装置按如图1所示连接。装置气密性良好。实验开始，打开并调试好传感器和数据设备，用酒精灯将红磷点燃，立即伸入瓶中并塞紧橡胶塞。各传感器测得的数据如图2所示，横坐标为时间，纵坐标表示该段时间内气体压强、温度、氧气浓度对应的变化情况。 【实验分析】 (1)红磷燃烧的符号表达式 ，红磷燃烧的现象是： 色固体燃烧，发光， ，产生黄白色火焰， ，生成白色固体。 (2)实验原理：由于红磷燃烧只消耗空气中的 (填化学符号)，而不生成气体，使瓶内气体减少， 减小，烧杯中的水被吸入集气瓶，进入水的体积就是消耗氧气的体积，进而粗略测得空气中氧气的含量。 (3)根据图2中压强变化曲线，bc段压强升高的主要原因是_______。(填选项) A．红磷燃烧放热导致压强增大 B．红磷燃烧产生气体导致压强增大 (4)实验结束打开活塞的过程中，压强曲线对应的线段是_______(填选项)。 A．bc B．cd C．de D．ef (5)图2中X曲线表示的是 (填“温度”或“氧气浓度”)变化情况。 (6)图2中的X、Y两根曲线保持不变后，打开底部的活塞，水被吸入瓶内的体积小于瓶内气体体积，原因是 (不考虑活塞两侧导管内残留的水)。 【答案】(1) 暗红 放出热量 产生大量白烟 (2) O2 压强 (3)A (4)C (5)温度 (6)红磷的量不足 【详解】（1）红磷和氧气在点燃的条件下反应产生五氧化二磷，符号表达式为：； 红磷燃烧的现象为暗红色固体燃烧，放出热量，产生黄白色火焰，产生大量白烟，生成白色固体，故填暗红；放出热量；产生大量白烟； （2）红磷燃烧消耗空气的氧气，化学式为O2； 瓶内气体减少，压强变小； （3）bc段压强升高的原因是红磷燃烧放热，气体受热膨胀，所以压强增大； 故选A； （4）由于红磷燃烧消耗了集气瓶内空气中的氧气，所以反应结束后集气瓶内压强小于外界大气压，则实验结束打开活塞的过程中，瓶外空气进入瓶中，使得瓶内压强逐渐增大至外界大气压，故压强曲线对应的线段是de，故选：C； （5）红磷燃烧放热，温度升高，反应结束冷却至室温，温度降低，所以图2中X曲线表示的是温度变化情况； （6）水被吸入瓶内的体积小于瓶内气体体积，原因是红磷的量不足，氧气没有完全被消耗。 3．化学小组同学设计实验，用红磷燃烧、蜡烛燃烧测定空气中氧气含量，比较其实验结果的差别。实验时将红磷、蜡烛点燃后，同时伸入到大小相同的两个集气瓶中。(已知：实验前K1、K2、K3均关闭) (1)红磷燃烧的现象为 ，符号表达式为 。 (2)待反应完毕，装置冷却到室温后，应进行的操作是：先打开K1、K3，一段时间后，再 。 (3)若某同学实验时，先将K1、K2打开，再将点燃的红磷、蜡烛同时伸入两个集气瓶中，待反应完毕，装置冷却到室温后，打开止水夹K3，观察到的现象是 。 【答案】(1) 产生大量白烟 (2)关闭K1、打开K2 (3)烧杯中的水流入两个集气瓶中且水量相同 【详解】（1）红磷燃烧的现象是产生大量白烟。磷和氧气点燃生成五氧化二磷，所以符号表达式为。 （2）待反应完毕，装置冷却到室温后，应进行的操作是：先打开K1、K3，使烧杯的水倒流进入左瓶，一段时间后，再关闭K1、打开K2，观察水进入右瓶的情况。 （3）若某同学实验时，先将K1、K2打开，再将点燃的红磷、蜡烛同时伸入两个集气瓶中，待反应完毕，装置冷却到室温后，打开止水夹K3，由于整个装置形成连通，气压相同，则观察到的现象是烧杯中的水流入两个集气瓶中且水量相同。 4．“蜡烛”象征着美好和奉献。老师带领学生一起完成“蜡烛燃烧”的探究，请填写下面的探究报告，并回答问题。 (1)下列图标在完成此次探究时需要用到的是 。 (2) 探究报告 探究名称：观察与描述蜡烛及其燃烧 探究目的：了解蜡烛的性质、初步学习观察与描述实验现象的方法 探究用品：蜡烛、小刀、火柴、澄清的石灰水、 等。 探究过程 步骤和方法 现象 分析或解释 燃烧前 观察蜡烛的颜色、状态、形状，闻一闻气味，用小刀切下一小块蜡烛放在水中。 白色固体，圆柱体，无气味，可以用小刀切下来，放到水中， ，不溶解。 蜡烛的硬度 （填“大”或“小”），密度比水小。 燃烧时 观察蜡烛燃烧的现象，分别用干燥的烧杯和涂有石灰水的烧杯罩在火焰上（如图） 火焰呈黄色，分层，烛心处的石蜡熔化。干冷的烧杯内壁 ，澄清的石灰水变浑浊。 蜡烛燃烧生成水和 。 熄灭后 观察并描述熄灭时的现象，用燃烧的火柴去点燃蜡烛刚熄灭时产生的白烟（如图） 蜡烛熄灭后，产生一缕“白烟”，用火柴点燃，“白烟”燃烧，并将蜡烛引燃。 “白烟”是 ，具有可燃性。 【拓展探究】 小明同学想用蜡烛去探究空气中的氧气含量，设计了如下图的实验方案。 (3)小丽认为小明的实验达不到实验的目的，她的理由是 。 小明完成实验后，观察到，蜡烛在密闭的杯子中燃烧直至蜡烛熄灭，杯子底附着黑色固体颗粒，同时杯子内的液面上升，大约占到杯子体积的五分之一。 (4)杯子底附着黑色固体颗粒是 。 (5)小明能够看到进入杯子内的水约占杯子体积五分之一的实验现象，可能的原因是 。 【答案】(1)①②③⑤⑥ (2) 烧杯 浮于水面 小 有水珠 二氧化碳 石蜡固体小颗粒 (3)蜡烛燃烧不能完全耗尽杯子内的氧气/生成水蒸气和二氧化碳，压强变化不明显 (4)炭黑 (5)杯子罩蜡烛时，杯子内的空气因受热逸出/生成二氧化碳和水蒸气溶于水中 【详解】（1）在完成此次探究时需要用到的是①②③⑤⑥。 （2）探究蜡烛燃烧的产物时，需在火焰上方罩一个烧杯，所以探究用品中还需要烧杯；由蜡烛的密度比水小，可知蜡烛放入水中会浮于水面；蜡烛可以用小刀切下，说明蜡烛的硬度小；由蜡烛燃烧生成水可知，干冷的烧杯内壁有水珠；由澄清石灰水变浑浊可知，蜡烛燃烧生成二氧化碳；由白烟燃烧，可知白烟是石蜡固体小颗粒。 （3）蜡烛燃烧不能完全耗尽杯子内的氧气或蜡烛燃烧生成水蒸气和二氧化碳，压强变化不明显，所以该实验达不到实验的目的。 （4）因蜡烛在燃烧不充分的情况下会生成炭黑，所以杯子底附着黑色固体颗粒是炭黑。 （5）气体受热膨胀，所以可能是杯子罩蜡烛时，杯子内的空气因受热逸出，或者蜡烛燃烧生成的二氧化碳溶于水中。 5．某校九年级化学兴趣小组学生测定空气中氧气的含量，完成了以下实验探究。 实验一：利用图甲所示装置和红磷进行实验； 实验二：利用图乙所示装置和白磷进行实验； 实验三：利用图丙所示装置并分别使用红磷、白磷和食品脱氧剂来测量空气中氧气的体积分数（图丙实验采集数据如图丁所示）。 【集体讨论】 (1)同学们认为实验开始前都必须检查装置的气密性且药品的用量应保证 。 【分组实验】 在讨论的基础上，他们分组进行了实验。 【数据分析】 实验结束后，整理数据如下表所示（装置中集气瓶容积均为150ml，并且在瓶中预先装入20mL水）。 组别 1 2 3 4 5 进入集气瓶中水的体积/mL 25 27 26 24 28 (2)大多数同学都验证出氧气约占空气体积的 。实验时装置甲量筒内要装入水的体积应至少 26mL（填“>”、“=”或“<”）。 【反思讨论】 (3)图乙实验相对于图甲实验，其优点有 （写出一条即可） (4)根据图丙实验采集数据如图丁所示，同学们分析实验结果，认为用甲装置实验药品最好选用“食品脱氧剂”，其优点是 （写出一条即可）；但指导老师认为如果在课堂上进行演示实验时，选择“食品脱氧剂”不是最佳的选择，应当选择“白磷”比较妥当，你认为老师的理由 是 （写出一条即可）。 【答案】(1)足量 (2) > (3)实验结果更准确 (4) 尽可能耗尽空气中的氧气，使实验结果更准确 可以短时间内收集到实验数据 【详解】（1）为了充分消耗容器中的氧气，实验开始前都必须检查装置的气密性且药品的用量应保证足量或过量。故填：足量。 （2）由于空气中氧气约占空气体积的五分之一，所以大多数同学都验证出氧气约占空气体积的五分之一。由于装置中集气瓶容积均为150mL，并且在瓶中预先装入20mL水，所以集气瓶中空气占130mL，含氧气130mL×=26mL。即氧气被耗尽，会有26mL水进入集气瓶，所以实验时装置甲量筒内要装入水的体积应至少>26mL。故填：；>。 （3）由于图乙实验用通电的电热棒点燃红磷，所以图乙实验相对于图甲实验，避免了红磷在空气中的消耗，且不污染环境。故其优点有实验结果更准确，更环保。故填：实验结果更准确。 （4）据图丁可知，为消耗氧气更完全，用甲装置实验药品最好选用“食品脱氧剂”，课堂上为短时间可以获得实验数据，演示实验应选择白磷，而“食品脱氧剂”不是最佳的选择。故填：尽可能耗尽空气中的氧气，使实验结果更准确；可以短时间内收集到实验数据。 6．重庆一中化学兴趣小组利用NO和O2接触会立刻反应生成NO2测定空气中O2的含量。 [查阅资料]①NO难溶于水。每2体积的NO和1体积的O2恰好完全反应，生成2体积NO2. ②NO2可被水完全吸收，且不生成新气体。 (1)【反应原理】 (填化学反应式)。 【实验装置 (2)【实验步骤】 ①检查装置气密性。 ②将充满水的50mL量筒倒置在水槽中。 ③在乙中储有充足的NO，连接盛有水的甲后，可将30mL~35mLNO(VNO)从乙排入丙中量筒内。甲、乙、丙装置端口的连接顺序是 (填序号)。 ④再用盛有空气的注射器向丙中量筒内注入10mL-20mL空气(V空)。 ⑤使丙中量筒内空气和NO充分反应，待量筒内液面不再变化时，读出剩余气体体积(V剩)。 【收集数据】 编号 VNO/mL V空)/mL V剩/mL △V/mL ×100% 1 30 10 34 6 20.00% 2 30 14 35 9 21.45% 3 30 20 37 13 21.67% 4 35 20 42.5 12.5 20.83% (3)【数据处理】依据△V=VNO+V空-V剩以及生成的NO2完全被水槽中的水消耗吸收，可计算出氧气体积分数 (含△V和V空的最简计算公式)。 (4)【实验反思】 ①步骤③中的导管口出现连续均匀气泡才伸入量筒中的原因是 。 ②通过对比 (填编号)，可判断并不是NO越多，数据越大。 ③从数据可以看出，此方法测出氧气在空气中的体积分数非常接近21%。但此方法并未得到广泛推广，可能的原因是 (填序号)。 A．NO不易收集在储气瓶中     B．NO、NO2有毒      C．反应时间长 【答案】(1)NO+O2→NO2 (2)acbd； (3) (4) 排出装置内的空气，使实验结果更准确 2、4或3、4 AB/BA 【详解】（1）根据“重庆一中化学兴趣小组利用NO和O2接触会立刻反应生成NO2测定空气中O2的含量”可知，反应原理为：NO+O2→NO2； （2）将30mL~35mLNO(VNO)从乙排入丙中量筒内，NO密度小于水的密度，水从c端通入，气体从b端排出，与d端相连，甲、乙、丙装置端口的连接顺序是acbd； （3）根据“每2体积的NO和1体积的O2恰好完全反应，生成2体积NO2”和“NO2可被水完全吸收，且不生成新气体”可知，氧气的体积占减少的气体体积的三分之一，故氧气的体积为：， 氧气体积分数=； （4）①步骤③中的导管口出现连续均匀气泡才伸入量筒中的原因是：排出装置内的空气，使实验结果更准确； ②根据表格中数据可知，通过对比2、4或3、4 ，可判断并不是 NO 越多，数据越大； ③A、 NO 不易收集在储气瓶中，正确； B、 NO、NO₂有毒，正确； C、该反应的反应间较短，错误。 故选AB。 7．“空气中氧气含量的测定”再探究： 【回顾历史】 ①1774年，法国化学家拉瓦锡通过用金属汞在空气中加热生成氧化汞等实验，第一次明确得出空气是由氧气和氮气组成的结论。 ②人们沿着科学家的足迹，分别用红磷、铜粉等进行实验，在不引入新的气态杂质的前提下，将氧气转化为固态的化合物，从而达到探究空气中氧气含量的目的。 【重温旧知】 某同学分别用如图两种装置探究空气中氧气的含量，请回答有关问题。 (1)铜粉在空气中加热与氧气反应生成氧化铜固体，反应的文字表达式为 。 (2)用装置二进行实验时，加热铜粉，记录实验中各数据如下表所示，回答下列问题。 硬质玻璃管中空气的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中气体的体积 实验测得空气中氧气的体积分数 44mL 36mL 24mL (3)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。 (4)若实验测得的结果偏小(氧气的体积分数小于21%)，可能的原因有___________(填字母)。 A．加热时间太长 B．铜粉的量不足 C．推拉注射器次数太少 D．读数时气球内仍留有气体 【创新实践】 为了帮助同学们更好地理解空气中氧气含量的探究的实验原理，老师采用红磷为反应物，利用传感器技术实时测定了实验装置(如图甲所示)内的气体压强、温度和氧气浓度，它们随时间的变化曲线如图乙所示。 (5)t2时打开止水夹，最终水面大约上升至集气瓶刻度 (填“1”“2”“3”或“4”)处。 (6)结合图乙曲线，AB段气体压强增大的原因是 ，CD段气体压强突然变化的原因是 。 【答案】(1)铜+氧气氧化铜 (2)15% (3)装置二 (4)BC (5)1 (6)红磷燃烧放出热量使压强增大 打开弹簧夹烧杯中的水倒吸入集气瓶，使瓶内压强增大恢复至原始压强 【详解】（1）铜与氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，文字表达式为铜+氧气氧化铜； （2）测得氧气的体积分数为 （3）装置一和装置二中气球的位置不同，装置二更合理，理由是能使空气充分流动，氧气反应更彻底； （4）A、加热时间太长，会浪费燃料，但不会使结果偏小，不符合题意； B、铜粉量不足，氧气不能完全消耗，则会使结果偏小，符合题意； C、推拉注射器次数太少，则氧气可能不能完全消耗，会使结果偏小，符合题意； D、读数时气球内仍留有气体，则注射器移动的体积偏大，会使结果偏大，不符合题意。 故选BC； （5）红磷燃烧消耗氧气，且不生成气体，由于氧气约占空气体积的五分之一，且集气瓶中进入的水的体积即为氧气的体积，则最终水面大约上升至集气瓶刻度1处； （6）红磷燃烧放热，装置内温度升高，压强增大，所以AB段压强增大； 红磷燃烧消耗氧气，燃烧结束后逐渐冷却，压强降低，C点时压强降到最低，说明此时已经冷却到室温，CD段压强增大，是因为打开了止水夹，烧杯中水流入瓶内，压强逐渐恢复到正常值。 8．某实验小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行了探究。（已知白磷燃烧的最低温度为40℃，其燃烧现象及产物与红磷相同） 【实验回顾】 图甲是实验室通过红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量。 (1)写出红磷在空气中燃烧的文字表达式 。 (2) （填“能”或“不能”）用木炭代替红磷测定空气中氧气含量。 【实验改进】 (3)小组同学对实验装置进行了改进（如图乙），并运用改进后的装置进行了如下实验： ①将仪器按如图乙装置连接好，检查装置气密性。 ②加入药品，将装置连接固定。 ③打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量空气，A中水进入到B中，露出白磷后关闭止水夹a和b，测得B中水的体积为。 ④用凸透镜聚光引燃白磷，白磷燃烧，反应结束后，燃烧匙中的白磷未能全部燃烧。 ⑤待白磷熄灭并冷却到室温， （填操作），B中水倒吸进入到A中，测得量筒中水的体积最终变为。 (4)实验分析：计算小组同学所测空气中氧气的体积分数为 （用含、的代数式表示）。 (5)与图甲实验相比，图乙实验的优点是 （写一点）。 【答案】(1) (2)不能 (3)打开止水夹b (4) (5)实验结果更准确，更环保（合理即可） 【详解】（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：； （2）木炭燃烧生成二氧化碳气体，压强几乎不变，烧杯中的水不能进入瓶中，所以不能用木条代替红磷； （3）根据实验步骤分析可知，待白磷熄灭并冷却到室温，打开止水夹b，B中水倒吸进入到A中，测得量筒中水的体积最终变为； （4）所测空气中氧气的体积分数为：； （5）白磷燃烧在集气瓶内就可以发生，避免了和外界空气交换，使误差减小，实验结果更准确，同时减少了污染。 9．中秋节吃月饼时，小育对包装袋内的“脱氧剂”产生了兴趣，展开了下面的探究。 【查阅资料】脱氧剂利用铁粉与氧气发生缓慢氧化生锈而除去氧气，达到食品防腐的目的，铁粉脱氧剂中的其他成分对后面的实验无影响。 【探究目的】探究用铁粉脱氧剂是否能测定空气氧气的含量，并比较效果。 【进行实验】实验1：按图1所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。 实验2：按图2所示装置，在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉脱氧剂，利用铁生锈原理测定空气中氧气的体积分数。 (1)装药品之前要检查 ，实验1中红磷燃烧的主要现象是 ，红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，水倒吸入集气瓶 1/5(选填：“小于”或“大于”)，该反应的符号表达式为 。 (2)实验过程中，连接数字传感器，测的实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图3、图4所示。依据图3、图4信息， (选填：“实验1”或“实验2”)的测定方法更准确。 (3)从绿色化学的角度考虑，实验2相比于实验1的优点是 (写一点)。 【答案】(1) 装置气密性 产生大量白烟 小于 (2)实验2 (3)环保（合理即可） 【详解】（1）装药品之前要检查装置气密性； 红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的符号表达式为，则实验1中红磷燃烧的主要现象是产生大量白烟； 当氧气浓度小于一定数值时，红磷将不再燃烧，则红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，水倒吸入集气瓶的体积小于， 故填：装置气密性；产生大量白烟；小于；； （2）图3实验1反应后氧气的体积分数为8.6%，图4实验2反应后氧气的体积分数为1.7%，为了实验测定准确，反应需要将氧气耗尽，故依据图3、图4信息，实验2的测定方法更准确，判断依据是实验1反应后氧气剩余较多，实验2反应后氧气几乎没有剩余，故填：实验2； （3）从绿色化学的角度考虑，实验2相比于实验1的优点是环保，节约药品等，故填：环保（合理即可）。 10．空气中氧气含量的测定实验思考。 (一)二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。 (1)该实验中选择使用汞的优点有_______(填序号)。 A．汞俗称水银，常温下呈液态，安全无毒 B．几乎能将密闭装置内空气中的氧气耗尽 C．在汞槽中起到液封的作用 D．生成的氧化汞加热分解又能得到汞和氧气 (二)两个实验小组同学分别利用不同的方法测定空气中氧气的含量。 【A组实验】利用红磷测定空气中氧气含量。 图1是利用气压传感器测定红磷燃烧时集气瓶内气压变化的实验装置。 图2是集气瓶内气压的变化情况。 (2)在实验室常用A组实验测定空气中氧气含量，写出红磷燃烧文字或符号表达式 。 (3)实验操作规范、准确。下列有关图2的分析不正确的是 (填序号)。 a．BC段气压增大的主要原因是红磷燃烧放热 b．CD段气压减小的主要原因是瓶内氧气被消耗 C．DE段气压增大的主要原因是烧杯中的水进入集气瓶 d．若用木炭代替红磷完成此实验，集气瓶内气压变化趋势与图2基本一致 (4)查阅文献发现，燃烧过程中当氧气的体积分数降至7%时，红磷就无法继续燃烧，但实际实验中倒吸入瓶内的水的体积能达到空气总体积的，其可能的操作原因是 。 【B组实验】查阅资料发现，加热铜测定空气中氧气含量结果更为精确。 按图3装置进行实验(已知：铜和氧气在加热条件下生成氧化铜)。 A装置是底面积为50cm2，高为20cm的圆筒状玻璃容器(带密封盖)，上面标有以cm为单位的刻度，B是带刻度的敞口玻璃管(其他辅助装置略)。 (5)他们的操作过程如下： a．连接装置并 (补充该操作)； b．加入水并调整B的高度，使A中的液面至刻度15cm处； c．将过量的铜粉平铺在惰性电热板上，盖紧密封盖； d．通电加热铜粉，待充分反应后，冷却到原来的状况，调整B的高度使A、B液面保持水平，记录液面刻度。(注：A容器内固态物质所占的体积忽略不计) (6)在操作d结束时，装置A中液面的刻度理论上约为 cm(结果保留整数)。 (7)与图1比较，按图3进行实验的优点是 (填一点即可)。 【拓展探究】 (8)化学兴趣小组想探究用不同物质在空气中燃烧测定氧气含量方法的优劣。他们用足量的蜡烛和白磷分别在相同体积与状态的空气中燃烧，用氧气传感器测定密闭容器中氧气体积分数与时间的关系如图。下列判断不正确的是 (填序号)。 a．测定空气中氧气含量效果最好的是蜡烛，因为它反应速率快 b．蜡烛燃烧过程中，a点时容器内氮气的体积分数为80% c．燃烧后，两容器中氧气均未耗尽，白磷耗氧量较多 d．若将足量蜡烛和白磷放在同一密闭容器中燃烧，氧气的体积分数可降至0% 【答案】(1)BCD (2)磷+氧气 五氧化二磷或P+O2P2O5 (3)d (4)未加紧止水夹、红磷放入集气瓶较慢等 (5)检查装置气密性 (6)12 (7)环保、减少误差等 (8)abd 【详解】（1）A、汞俗称水银，室温下是液态，有毒，错误； B、汞几乎能将密闭装置内空气中的氧气耗尽，且反应生成的氧化汞是固态，不影响压强，正确； C、汞在汞槽中起到液封的作用，使装置始终在密闭条件下进行，实验数据更准确，正确； D、生成的氧化汞加热分解又能得到汞和氧气，可以将生成的氧气加入到实验剩余气体中进行继续研究，正确。 故选BCD； （2）红磷燃烧生成五氧化二磷，文字、符号表达式分别为：磷+氧气 五氧化二磷、P+O2P2O5； （3）a、BC段气压增大的主要原因是燃烧放热，气体受热膨胀，气体膨胀的体积大于消耗氧气体积，分析正确，不符合题意； b、CD段气压减小的主要原因是集气瓶内氧气不断被消耗且瓶内温度逐渐冷却，气体体积逐渐恢复，压强减小，分析正确，不符合题意； c、DE段气压增大的主要原因是烧杯中的水进入集气瓶，填充了消耗气体的空间，压强逐渐恢复到标准大气压，分析正确，不符合题意； d、木炭燃烧产生二氧化碳气体，会补充氧气消耗的体积，瓶内的气压不降低，打开止水夹后，水几乎不能倒流，若用木炭代替红磷完成此实验，集气瓶内气压变化趋势与图2不一致，错误； 故选d； （4）未加紧止水夹、红磷放入集气瓶较慢等实验时都会造成气体逸出，后期会由水填充此部分逸出气体，使测得的结果偏大，故燃烧过程中当氧气的体积分数低于7%时，红磷就无法继续燃烧，但实际实验中倒吸入瓶内的水的体积也能达到空气总体积的； （5）为了防止装置漏气造成影响，连接装置后应先检查装置气密性； （6）空气中有约五分之一的氧气，理论上水应上升总高度的五分之一，原管中气体的高度为15cm，则水试验后水的高度15cm-15cm×=12cm，原水面位置在15刻度处，故现在应在12刻度处； （7）与图1比较，按图3进行实验的优点是节约药品、环保、操作简便、更准确等； （8）a、蜡烛在氧气为15.46%时就会熄灭，且蜡烛燃烧会产生气体，测定空气中氧气含量效果最好的不是蜡烛，说法错误，符合题意； b、蜡烛燃烧过程中，a点时容器内氧气的体积分数为20%，其他气体的总体积为80%，这其中包含氮气、稀有气体、二氧化碳等多种气体，说法错误，符合题意； c、据图可知燃烧后，两容器中氧气均未耗尽，完全反应后，白磷燃烧剩余的氧气较少，白磷耗氧量较多，说法正确，不符合题意； d、若将足量蜡烛和白磷放在同一密闭容器中燃烧，蜡烛先熄灭，白磷燃烧质氧含量为3%时熄灭，故氧气的体积分数可降至3%，说法错误，符合题意。. 故选abd。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！13 学科网（北京）股份有限公司 $$