第3章 第1节 第1课时 空气中氧气含量的测定-【拓展与培优】2024-2025学年八年级下册科学（浙教版）

科学八年级下册 第3章空气与生命 第1节 空气与氧气 第1课时空气中氧气含量的测定 思维点击 一、空气中氧气含量的测定 利用红磷在空气中燃烧，将瓶内氧气消耗掉，生成五氧化二瞬固体，使空气内压强诚小.在大气压作 原现 用下，进人容器内水的体积即为减少的氧气的体积 装置 ①连接装置，检查装置气密性 ②把集气瓶的容积分成五等份，做好记号 ③用止水夹夹繁胶管 步探 ④在燃烧匙内放人过量的红磷 ⑦点燃燃烧匙中的红磷，立即伸人集气瓶中，把塞子塞紧 @待红磷熄灭并冷却后，打开止水夹 ①集气瓶中有大量的白烟生成，并放出热量 现象 ②打开止水夹，烧杯中的水倒流到集气瓶中，并上升到约处 结论 空气中氧气的体积分数约为号 二、实验中的注意事项 1,测定空气中氧气的体积分数时，所用物质应满足的条件： (1)此物质能够在空气中燃烧，不能用铁丝代替，铁丝在空气中不能燃烧。 (2)此物质在空气中燃烧时只能消耗氧气，不能消耗其他气体。不能选用镁代替红磷，因为镁不仅与空 气中的氧气反应，还和二氧化碳、氨气反应。 (3)此物质在空气中燃烧时只能生成固体，而不能生成气体，一般不用木炭、硫代替红磷。 2.结果偏小的原因可能有：①红磷的量不足，瓶内氧气没有耗尽：②装置漏气（如塞子未塞紧、燃烧匙与 橡皮塞之间有缝隙等)，使外界空气进入瓶内：③未冷却至室温就打开弹簧夹，使进人瓶内的水的体积减少。 结果偏大的原因可能有：①点燃红磷后，插人燃烧匙时，瓶塞子塞得太慢，使得瓶中空气受热膨胀，部分空气 溢出：②实验开始时，没有夹或没夹紧止水夹。 例下面是几位同学测量空气中氧气体积含量的四个实验，请你参与他们的实验探究： [实验一]小强采用A图所示的装置进行实验：在由两个注射器组成的密闭系统中留有25mL空气，给 装有细钢丝的玻璃管加热，同时缓慢推拉两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化 时停止加热，待冷却至室温，将气体全部推至一个注射器内，观察密闭系统内空气体积变化。 致管 D 拓展与培优 (1)在实验加热过程中，交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是 (2)小强测得实验结果如下： 反应前注射器内气体总体积 反应后注射器内气体总体积 25 mL 22 ml 由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数 (填“>”“=”或“<”)21%。造成该实 验出现误差的原因可能是 。(填序号) ①没有交替缓缓推动两个注射器活塞②读数时没有冷却至室温 ③加入铜丝量太少 [实验二]小红采用B图所示的装置进行实验，实验过程如下： 第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。 第二步：用放大镜点燃燃烧匙内的红磷。 第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸人集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气 瓶总容积的5 请回答下列问题： (1)集气瓶中剩余的气体主要是 ,根据实验推断它的性质有 (2)实验完毕，若进入集气瓶中水的体积小于总容积的亏·其原因可能是 ,若进入集 气瓶中水的体积大于总容积的。，其原因可能是 [实验三]小华同学打算采用C图所示的装置进行实验，设计如下方案：选用实际容积为25mL的试管 作为反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与注射器（注射器的容积为40l,且 润滑性很好)相连，注射器的前沿停在20L刻度处（假设此实验能够按照小华的设想正常进行，白磷所占 体积与导管内的气体体积忽略不计，且两个容器间的导管足够粗，保持空气正常流动)。请回答下列问题： (1)实验前，打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从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，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，燃烧结束，试管冷却。在实验的过程中观察到的现象为 (4)若按小华的设想进行实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险，造成实验失败。例如： [实验四]小明用图D装置进行镁条在空气中燃烧的实验，燃烧、冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的 体积约占集气瓶体积的70%。 (1)如图，A仪器的名称是 ,冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因是 (2)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最多不超过其容积的 %.现 进人集气瓶中水的体积约为其容积的70%，根据空气的组成可推出减少的气体中有 【分析】实验一：交替媛慢推动两个注射器活塞的目的是：使空气中的氧气充分反应：铜和氧气在加热 的条件下生成氧化铜：现象是红色变黑色：小强测得实验结果：25mL.一22mL=3mL,由此数据可以推算出 他测定的空气中氧气的体积分数小于21%：造成该实验出现误差的原周可能是：加入铜丝量太少。 实验二：本实验也体现了氨气难溶于水，既不能燃烧，也不能支持燃烧的性质：进入集气瓶中水的体积 小于号可能有以下儿点：装置高气，红骑的童不足，设有冷却就谈数：如果选入来气气中水的体积大于行， 就说明操作太慢，致使装置内的部分空气逸散出来。 实验三：将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至20L 刻度处，则说明装置严密：若先夹紧弹簧央，用酒精灯加热白磷，燃烧结来，试管冷却后，再松开弹簧夹。可 观察到的现象为：注射器活塞停在11mL刻度处：若不使用弹簧夹，在实验的过程中观察到的现象为：有大 量的白烟冒出，注射器活塞先向右移动：试管冷却后注射器活塞最后向左移动。但在实验过程中会出现试 科学八年级下册 管受热不均匀而炸裂等，造成实验失败 实验四：烧杯可以盛放较多量的液体药品。镁和氧气在点燃的条件下生成氧化镁：冷却后打开止水夹， 水能进入集气瓶的原国是：铁与氧气反应，集气瓶内压强减小，内外产生压强差：如果铁条只和空气中的氧 气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的21%：现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%， 根据空气的组成可推出战少的气体中有氨气 变式训练研究性学习小组的同学为探究空气中氧气的体积分数，设计了如图所示装置sh 足年 进行实验。请根据图示实验回答下列问题： (1)闭合电源开关，可以观察到白磷 (2)装置冷却到室温，可观察到U形管内左侧液面 (3)通过这个实验得到的结论是 (4)由此实验还可推知反应后剩余气体的性质： 匙、蒸发皿、橡皮塞等装配成如图所示的装置。另 巩固练习 准备一只有一根铜丝穿过的橡皮塞，铜丝末端固定 一根镁条。 A组 步骤2：引燃燃烧匙中足量的红磷，塞好橡皮 1.节日期间的商场里顾客很多，有人感觉闷热 塞。待充分冷却，观察到广口瓶内水面上升的体积 缺氧，测定出氧气的体积分数可能是 A.1% B.19% C.25% D.78% 约占瓶内原空气体积的左右。 2.小车刷烈冲撞后，安全气囊中会瞬间产生一 步骤3：往水槽中加水使广口瓶 种空气中含量最多的气体。该气体为 内外水面相平。点燃镁条，更换橡 A.氧气 B.氨气 皮塞，镁条在广口瓶内继续燃烧，放 C.二氧化碳 D.水蒸气 出热量。待冷却后广口瓶内水位继 3.甲、乙两图分别是地球和火星的大气组成 续上升。 (体积分数)示意图，下列说法中正确的是 (1)步骤2的目的是 0等 Ar鼠气)等 (2)在步骤3“待冷却后广口瓶内水位继续上 升”是由于瓶内气压 (填“大于”“小于”或 “等于”)外界气压。 (3)根据上述实验和你所学的知识，说明镁在 A.地球和火星的大气中O,的体积分数相同 空气中燃烧时能与 和 反应 B.地球和火星的大气中都有N B组 C.地球和火星的大气中C(O2的体积分数相同 6.许多科学发现从重视微小差异开始。科学 D.地球和火星的大气组成完全相同 家瑞利和拉姆塞正是重视氨气密度的微小差异，才 4.如图所示，甲、乙两个气密性良好的干燥集 最终发现了稀有气体氩气。 气瓶中都充满了空气。甲、乙瓶中的燃烧匙内分别 材料一：1892年瑞利发现，在相同条件下，由空 放有足量的红磷和炭粉，a,b为止水夹。分别点燃 气中除去氧气、二氧化碳、水蒸气和灰尘后获得的 红磷和炭粉，充分燃烧后，恢复至室温，同时打开α、 氮气，其密度为1.2572克/升：由含氨化合物反应并 b,则烧杯中的水可能先进入 徐去水蒸气后获得的氮气(NHNO2一N:↑+ 2H0),其密度为1.2505克/升，两者密度差值虽 小，却完全超出了实验误差范国。 木炭粉 材料二：1894年4 月瑞利和拉姆塞开始用 如图装置进行“清除空 A.甲瓶 B.乙瓶 气中氟气”的实验研究： C.同时进入 D.无法判断 在倒立國底烧瓶内引入 全吊得浅 金号或 5,某科学兴趣小组查阅资料得知镁可在氨气 两根金属导线，通电使 中燃烧，于是设计了如下方案进行验证 瓶中空气里的氧气和意 液进 步骤1：用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧 气生成氨的氧化物，用 气%过口 2武克4▣ 拓展与培优 碱液来吸收生成的氮的氧化物和原有的二氧化碳 体积忽略不计) 气体。并从气体进口不断向瓶内补充氧气，使反应 ①在操作a中检查装置气密性的方法是 持续进行。 材料三：瑞利和拉姆塞又设计了另一实验装 置，将上述实睑所得的气体干燥后，通过红热的铜 ②在操作结束时，装置A中液面的刻度约为 粉来徐去其中的氧气，得到少量的剩余气体，对刺 cm(填整数)。如果在操作d结束时，装置 余气体做光谱分析得知，这是一种未知的气体，并 A中液面刻度在11cm处，则实验结果比理论值 测得其密度约是氮气的1,5倍。1894年8月13日 (填“偏大”或“偏小”)。 他们共同宣布：发现了一种未知气体，并命名为 ③改进后的装置的优点是 氩气。 8.空气中氧气含量测定的再认识 材料四：1898年拉姆塞等人利用不同的物质沸 【实验回顾】如图是实验室用红磷燃烧来粗略 点不同，又发现了氨气、氖气、益气 测定空气中氧气含量的装置。 根据上述材料，回答下列问题： 上水火 (1)与纯净氮气密度值更接近的是由 (填“空气中”或“含氮化合物反应”)获得 的氨气密度值」 (2)实验中不断向瓶内补充氧气的目的是 实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气， 使瓶内 减小，烧杯中水倒吸到集气瓶。若 (3)在当时实验条件下，很难利用化学反应除 装置的气密性良好，操作规范，用量筒测量进人瓶 去氩气，获知“未知气体”中还有其他气体存在，其 中水的体积，能粗略测得空气中氧气的含量。 理由是 7.小明用如图甲所示装置测定空气中氧气的 【问题提出】有实验资料表明：燃烧过程中当氧 气体积分数低于7%时，红磷就无法继续燃烧，因此 含量. 通过上述实验，测量结果与理论值误差较大。 【实验改进】 I,根据铁在空气中生锈的原理设计下图所示 实验装置，再次测定空气中氧气含量。装置中饱和 食盐水、活性炭会加速铁生锈。 设和食芹水的 纸袋，内装足母 头粉、汇性类粉 水 乙 (1)实验时，取下橡胶塞，点燃红磷后迅速伸人 Ⅱ.测得实验数据如下表： 集气瓶中并旋紧橡胶塞，这时看到的现象是 实验前 实验后 ,该反应的符号表达式为 测量 集气瓶（扣除内 (2)小明又设计了如图乙所示的改进装置，其 项目 烧杯中水的 烧杯中剩余 容物)和导管的 体积 中A是底面积为50cm3、高20cm的圆筒状玻璃容 水的体积 容积 器（带密封盖），上面标有以cm为单位的刻度。B 体积/mL 80.0 54.5 126.0 是带刻度的敵口玻璃管（其他辅助装置略）。他的 【交流表达】 操作过程如下： (1)根据表中数据计算，改进实验后测得的空 a.检查装置的气密性： 气中氧气的体积分数是 (计算结果精确到 b.加入水并调整B的高度，使A中的液面至刻 0.1%) 度15cm处： (2)从实验原理角度分析，改进后的实验结果 c,将过量的红磷平铺在惰性电热板上，盖紧密 比前者准确度更高的原因是： 封盖： ① d,通电加热红磷，待充分反应后，冷却到原来 的状况，调整B的高度使容器A、B中的液面保持水 © 平，记录液面刻度。（注：A容器内固态物质所占的19.(1)5:6(2)XYa20.环己环C6H 最后向左移动(4)试管受热不均匀而炸裂等[实 21.(1)a+2b=c+2d(2)K2S0MgC 验四](1)烧杯镁与氧气反应，集气瓶内压强减小， 22.(1)模型(2)35(3)10.1% 内外产生压强差(2)21氧气、氮气 23.(1)蛋氨酸中碳氧元素的质量比为C:O= 变式训练(1)燃烧(2)上升(3)空气中氧气的体 (12×5):(16×2)=15:8(2)蛋氨酸中氮元素的 14 积约占空气总体积的号 (4)不支持燃烧，难溶于水 质量分数为N%=49×100%=9.4% 巩固练习 (3)每100g合格奶粉中氨元素的质量为18g× A组 16%=2.88g>1.5g不合格 24.(1)53(2)A(3)21439:127:48+5 1,B2.B3.B4.A5.(1)除去空气中的氧 气(2)小于(3)氧气氮气 59.3%(4)500g该品牌食盐中，含碘的最大质量 是25mg:若要使人体甲状腺中的碘达到饱和，至少 B组 需要一次性食用该品牌碘盐4kg,所以日常服用加碘 6.(1)含氮化合物反应(2)使瓶内氨气反应完 食盐不能起到避免核辐射的目的。 全(3)氩气化学性质很不活泼，“未知气体”中的其 C组 他气体的化学性质与氩气相近 25.D26.A 7.(1)红磷燃烧产生大量白烟P+O2 点婚 27.20% P,O(2)①由B装置中玻璃管的敞口处加入水，并 28.(1)O2CO2(2)C)CO2【解析】根 调整B的高度，使A中的液面至刻度15cm处，静置 据已知条件可知，符合条件的物质只有CO、O2和 一会儿后观察A中液面若仍然在15cm处，则说明 CO。(1)氧的相对原子质量与碳的相对原子质量的 装置的气密性良好②12偏大③环保，气密性 比为：16：12=4：3，要使氧元素和碳元素的质量比 更好 等于8：3，氧原子与碳原子的个数比应为2：1。 8.【实验回顾】气压【交流表达】(1)20.2% CO2中氧、碳元素的质量比是32：12=8：3：C0中 (2)①能够把氧气完全消耗②避免了燃烧匙伸入集 氧、碳元素的质量比是16：12=4：3：O2中氧、碳元 气瓶时导致的气体外逸 素的质量比是正无限；如果不论以何种体积比混合， 第2课时 氧气的性质和制取 如果CO大量的话，明显不符合。所以，符合条件的 A 是C02和O2的混合气体。故填O2,C02:(2)由(1) 例 的分析可知，符合条件的是CO和CO:的混合气体。 变式训练1B 故填CO,CO2。 变式训练2C 29.叶绿素中氧元素的质量分数为1一(73.8%十 巩固练习 8.3%+6.3%+2.7%)=8.9%。由于镁元素的质量 A组 分数最小且相对原子质量最大，所以叶绿素分子中镁 1.C2.C3.C4.C5.C6.O2SS0 原子个数最少。如果1个叶绿素分子含有一个镁原 7.(1)点燃放热(2)PO剧烈燃烧，火星四 子，则其相对分子质量为24÷2.7%≈889，小于900 射，放出热量，生成黑色固体(3)吸收二氧化硫，防 (符合要求)。如果1个叶绿素分子中含有2个镁原 止污染大气 子，则其相对分子质量为24×2÷2.7%≈1778，大于 8.(1)长颈漏斗(2)B (3)过氧化氢 900(不合题意)。1个叶绿素分子中含碳原子个数： 889X738%≈55，氢原子个数，89X8.3%≈74：氧 二氧化锰水十氧气CDE将带火星的木条放在集 12 气瓶口，观察到木条复燃，则已收集满 原子个数：889X8.9%≈5，氮原子个数：889X6.3% B组 16 14 9.B10.C11.(1)试管锥形瓶(2)C ≈4。 (3)bac b a 故叶绿素的化学式为：CsH:ON,Mg 12.(1)②⑥化学反应前后元素种类不变 第3章 空气与生命 (2)反应速率是否适中①③(3)控制过氧化氢溶 液的滴加速度收集的氧气较纯净 13.(1)直立型(2)斜卧型装置中的固体被气流 第1节空气与氧气 带到试管口（或棉花团）附近更多，未完全反应的更 多，所以收集到的氧气较少(3)【提出假设】反应生 第1课时空气中氧气含量的测定 成的锰酸钾在较高温度下受热分解放出氧气（或反应 例[实验一](1)使空气中的氧气充分反应(2)< 生成的二氧化锰和锰酸钾在较高温度下受热分解放 ③[实验二](1)氮气推溶于水，既不能燃烧也 出氧气) 【设计实验】取一定量的二氧化锰于试管 不能支持燃烧(2)装置漏气、红磷的量不足装置 中，加热一段时间，若冷却后测得二氧化锰的质量不 内的部分空气逸散出来，就会导致进入集气瓶中水的 变，证明小峰的假设不成立，否则假设成立（或取一定 体积大于5[实验三]1)装置气密性良好(2)注 量的二氧化锰于试管中，加热一段时间，若不能使带 火星的木条复燃，证明小峰的假设不成立，否则假设 射器活塞停在11mL刻度处(3)有大量的白烟冒 成立) 出：注射器活塞先向右移动：试管冷却后，注射器活塞 8