易错点12 空气中氧气含量测定实验分析（3陷阱点3考点2题型）-备战2025年中考科学考试易错题（浙江专用）

2024-2025学年高考物理易错 易错点12 空气中氧气含量测定实验分析 目 录 01 易错陷阱 02 易错知识点 知识点一、测定空气中氧气含量实验原理 知识点二、测定空气中氧气含量实验的误差分析 知识点三、测定空气中氧气含量实验的改进措施 03 举一反三——易错题型 题型一：氧气含量的测定实验 题型二：氧气含量的测定实验创新 04 易错题通关 易错点一、测定空气中氧气含量实验原理理解不清楚 易错点二、测定空气中氧气含量实验的误差分析不够清楚 易错点三、测定空气中氧气含量实验的改进措施理解不当 知识点一、测定空气中氧气含量实验原理 1.实验药品：红磷 注： 药品选取时应满足能在空气中燃烧、不与空气中其他气体反应、反应后生成固体， 思考：为什么不用 S 、C 、Mg 、Fe 等物质作为实验药品？ ①S燃烧生成SO2 ， C燃烧生成CO2 ，反应后生成气体，反应结束后集气瓶内的气压没变； ②Mg在空气中燃烧可能会发生3个反应，分别是镁和空气中的氧气燃烧的反应：2Mg＋O2＝MgO；镁在空气中的氮气燃烧的反应：3Mg＋N2＝Mg3N2；镁在空气中的二氧化碳燃烧的反应：2Mg＋CO2＝2MgO＋C。 ③Fe不能在空气中燃烧 点燃 2.实验原理：4P+5O2 = 2P2O5 利用红磷燃烧消集气瓶中的氧气，使集气瓶内压强减小，打开止水夹后，在外界大气压的作用下，水被压入集气瓶中，进入集气瓶的水的体积，即为被消耗的氧气的体积。 3.实验装置 知识点二、测定空气中氧气含量实验的误差分析 1.实验误差分析 误差 产生原因 实验结果小于 1/5 ①红磷的量不足 ②装置漏气、使外界空气进入集气瓶 ③集气瓶没有冷却到室温就打开弹簧夹 ④实验前导管没有充满水，其内有少量空 气 实验结果大于 1/5 ①没有夹紧弹簧夹， 红磷燃烧时气体膨胀 沿导管溢出 ②燃烧匙伸入过慢， 装置内气体受热溢出 2.研究证明，当氧气含量降到一定程度后，红磷不再燃烧，并不能将空气中氧气耗尽， 误差较大。 知识点三、测定空气中氧气含量实验的改进措施 基于上述提出的实验分析，对实验进行改进。思路：封闭装置中点燃、测量方法改进 1.改变点燃红磷的方法 2.改用白磷作为实验药品 白磷着火点低，更容易在点燃方式上进行改进 加热 3.用铜作为耗氧剂（2Cu+O2 = 2CuO） ①连接装置，并检査装置的气密性。 ②将一支硬质玻璃管注满水(两端用橡胶塞封住)，然后打开上端橡胶塞，将水倒入量筒中，记录体积。 ③在另一支相同规格的干燥的硬质玻璃管中装入铜粉，其中一端用气球密封， 一端连接注射 器。移动注射器活塞，在注射器中留下一定体积的气体，记录体积后与硬质玻璃管另一端密封连接。根据酒精灯的高度，将玻璃管固定在铁架台上。 ④用酒精灯在铜粉部位加热，加热时不断推拉注射器。 ⑤停止加热后， 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，记录注射器中气体的体积。 4.用 “ 暖宝宝”中的发热剂（铁粉、碳粉等） 或铁粉，原理为铁生锈 题型一：氧气含量的测定实验 1. （2024春•武义县期末）小明利用如图实验测定空气中氧气的体积分数，下列操作中会造成测量结果偏差的是（　　） A．燃烧匙中的红磷过量 B．红磷燃烧前止水夹关闭 C．用木炭代替红磷 D．红磷熄灭后冷却至室温再打开止水夹 2. （2024春•衢州期末）如图甲拉瓦锡曾将少量汞放在密闭容器里，加热十二天后，部分液态汞变成了红色氧化汞粉末，容器里空气体积减少了约。小科利用图乙装置测定空气中氧气的含量，用压强传感器测定的压强随时间的变化情况如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．拉瓦锡实验证明了空气中氮气约占总体积的，氧气占 B．红色粉末是汞与氧气发生分解反应生成的氧化汞 C．若装置气密性不好，图丙中c点将上移 D．图丙中b点对应的操作是打开弹簧夹 3. （2024春•慈溪市期末）为了更好地理解燃烧红磷法测定空气中氧气含量的实验原理，可以利用传感器技术实时测定图1实验装置内的压强、温度和氧气浓度变化，三条曲线变化趋势如图2所示。下列有关叙述错误的是（　　） A．X曲线表示的是温度变化 B．Y曲线表示的是氧气的浓度变化 C．CD段对应的变化进程是红磷燃烧 D．DE段对应的变化进程是水倒吸进广口瓶 4. （2024•镇海区模拟）如图甲和乙为某兴趣小组分别用红磷和铁粉除氧剂来测定空气中氧气体积分数的探究实验。其中红磷需要用酒精灯点燃后，再伸入集气瓶中。铁粉除氧剂直接涂抹在集气瓶壁，铁粉除氧剂中的其他成分不干扰实验。 （1）写出检查图甲所示装置气密性的具体操作 。 （2）图甲中红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开止水夹K，水能倒吸入集气瓶的原因是 。 （3）实验结束后发现，两个集气瓶中的水量不同，于是借助数字传感器，测得图甲实验、图乙实验中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图丙、丁所示。请结合数据，从实验结果的精确度，说明选择哪种实验药品更为合理： 。 （4）由图丙中的数据计算得知，红磷燃烧后倒吸入水的体积约为集气瓶体积的，而实际操作中发现进入的水量约为，请分析可能的原因 。 5. （2024•杭州模拟）小科设计如图所示的实验装置来同时完成燃烧条件的探究和空气中氧气含量的测定。装置中注射器活塞与内壁摩擦非常小，可忽略不计。查阅资料发现： ①当容器内的氧气浓度低于一定值时，白磷无法继续与氧气反应。 ②“暖宝宝”能耗尽容器中少量的氧气。 实验操作步骤如下： 步骤1： ； 步骤2：将盛有足量白磷的燃烧匙放入空集气瓶中，塞紧塞子，白磷不燃烧 步骤3：打开集气瓶塞子，往瓶中倒满80℃的热水，并塞紧塞子，白磷仍然不能燃烧； 步骤4：打开K1和K2，通过注射器从b管抽水，当注射器中水量达到V1毫升时，瓶中液 面低于燃烧匙底部，此时立即关闭K1、K2，发现瓶中白磷燃烧； 步骤5：待整个装置冷却至室温时，打开K2，发现注射器中的水剩余V2毫升。 （1）请补充步骤1 。 （2）步骤 进行对照，说明白磷燃烧需要的条件是充足的氧气； （3）该实验测得空气中氧气的含量为 。（用V1、V2来表示） （4）小科多次重复上述实验，测得空气中氧气的体积分数远大于21%，原因是 。 题型二：氧气含量的测定实验创新 6. （2024秋•海宁市月考）白磷的着火点为40℃，现用如图装置测定空气中氧气的体积分数。实验步骤为：集气瓶里先装适量a体积的水，在酒精灯灯焰上把玻璃棒下端加热，装置如图密封。用力把玻璃棒按下与白磷接触，白磷燃烧。燃烧停止后，稍振荡，完全冷却后，量出集气瓶中水的体积（b）和整个集气瓶容积（c）。则下列说法错误的是（　　） A．反应过程中集气瓶内液面的变化是先下降后上升 B．该实验测得氧气与空气的体积比为（a﹣b）：（c﹣a） C．燃烧匙中的白磷不能换成木炭或硫粉 D．该装置没有用止水夹，不会影响实验结果 7. （2024春•临海市期末）用图甲装置测定空气中氧气含量。集气瓶容积为250mL，瓶底预留有50mL的水，量筒中装有100mL水，红磷充分燃烧后冷却至室温，打开止水夹，量筒内的水剩余64mL。 （1）图甲集气瓶中预留水的作用是 。（写出一点即可） （2）根据实验数据计算空气中氧气的体积分数为 。 （3）图乙是通过气压传感器测定的图像，BC段气压增大的原因是 。 8. （2023秋•义乌市校级期末）资料显示：可燃物在氧气浓度低于一定值时不能燃烧，如红磷在氧气体积分数为10%以上才能燃烧，但铁粉在氧气体积分数为0.5%时还能继续缓慢氧化消耗氧气。暖宝宝是由铁粉、氯化钠、木炭粉、水组成，拆开包装接触氧气后铁粉生锈放出热量均匀稳定，其中氯化钠、木炭粉起到加速铁粉氧化的作用。小秀想用暖宝宝来替代红磷完成空气中氧气体积分数的精确测定。 （1）如图为书本上用红磷测氧气体积分数的实验，实验中进入左瓶中的水位不足集气瓶体积的，原因有哪些 。 A.导管内残留部分水 B.点燃红磷后插入集气瓶动作缓慢 C.装置气密性不好 D.氧气浓度过低时红磷无法继续燃烧 （2）小秀同学操作步骤如下： ①如图甲，往集气瓶中加适量的水使液面没过导管口，此时集气瓶内上方空气体积为V0，然后在集气瓶中挂有足量拆封后的暖宝宝片，开始时量筒内所盛水的体积为V1。 ②实验一段时间等暖宝宝片不再发热，让整个装置慢慢冷却到室温后，集气瓶内水位上升到一定高度保持不变，此时集气瓶内水的体积比原来增加了V3，如图乙。量筒内剩余水的体积为V2。 根据小秀同学的实验测出空气中氧气体积分数为 （用V0、V1、V2或V3的相关数据来表示）。 9. （2024•嘉善县一模）研究性学习小组为了使空气中氧气含量测定更准确，改用压强传感器测定U型管左管内的压强，装置如图甲。在0～160s，阀门K保持关闭，160s时打开阀门K。传感器测定的压强与时间的关系如图乙所示（各点数据见图中标注）。 （1）甲装置中气球的作用是 。 （2）BC段气压上升的原因是 。 （3）通过本实验测定的空气中O2体积分数为 。（计算结果精确到0.1%） 10. （2024•海曙区模拟）为测定空气中氧气的体积分数，小明利用两个底部带有硬质导管的圆柱形容器A和B设计了如图所示的装置，实验操作过程如下： ①检查整个装置的气密性。测量软木塞底面至A容器底部的高度为H，如图甲。 ②关闭阀门，打开软木塞，分别往容器A和B中加适量的水，并测得容器A中水的深度为h1，如图乙。 ③点燃红磷后迅速塞紧软木塞，充分反应直至红磷熄灭，冷却到室温后打开阀门，待水面稳定时测量容器A中水深度为h2，如图丙。 （1）实验中选择红磷而不用木炭消耗氧气的原因是 。 （2）根据实验测得的数据计算A容器中氧气的体积分数为 。（用字母H、h1、h2表示） （3）根据图丙的实验现象，小红认为测量结果会受气压影响。若要排除这种影响还需进行的操作是 。 1. （2024春•玉环市期末）某兴趣小组采用“铁粉吸氧腐蚀”原理来测定空气中氧气的含量，实验装置如图所示。 具体实验操作如下： 步骤一：按装置甲连接好仪器，加入红墨水，检查装置的气密性：将右侧管子向上提，观察到 现象，气密性良好。 步骤二：调节右管使左右管液面相平，此时左管的液面与橡胶塞下表面的高度为H。 步骤三：将负载材料袋用氯化铵溶液润湿后，将混合均匀的铁粉和活性炭放入袋内并立即放入左侧玻璃管，塞紧橡胶塞，夹紧弹簧夹。 步骤四：待液面不再变化，调节右管使左右管液面相平，观察并记录此时左管的液面与橡胶塞下表面的高度为h，计算出氧气占空气的体积分数为V%。 小组的同学在实验过程中发现，使用不同种类的负载材料袋，氧气消耗的快慢不同．于是又做了以下的探究实验，实验结果如表格所示。 组别 铁粉/克 活性炭/克 溶液 负载材料袋 左管液面上升4厘米需时间/分钟 1 3.5 1 饱和氯化铵 滤纸袋 7 2 3.5 1 饱和氯化铵 静电除尘布袋 11 3 3.5 1 饱和氯化铵 双层纱布袋 10 4 3.5 1 饱和氯化铵 无纺布袋 20 （1）将步骤一中的现象补充完整： 。 （2）分析表中数据可知，应选用哪种负载材料效果最好，并说明理由。 。 （3）小组同学提出考虑负载材料袋子的体积，按照步骤四的计算会偏小，请分析原因 。 2. （2024春•滨江区期末）测量空气中氧气体积分数实验的思维模型如下：封闭空间——消耗氧气——气压减小——观察现象。项目化学习小组按图甲完成氧气含量测定的实验时，发现进入集气瓶的水量低于“1”刻度线。为提高氧气含量测定的精准度，展开了如下研究。 [误差分析]几位同学对测量值偏小原因的分析如下： 甲：红磷的量不足，未能把瓶内氧气耗尽； 乙：将燃烧匙伸入集气瓶瞬间，部分空气逸出； 丙：实验前导管中有空气，实验后一部分本应进入容器的水滞留在导管中； 丁：由于广口瓶的形状造成很难均分五等份，影响测量结果； （1）以上原因分析中，其中一位同学的观点被大家一致否定，你认为是 （选填”甲”“乙”“丙”或“丁”）的观点。 （2）[方案改进]根据以上讨论，为减少实验误差，提高实验结果的精准度，学习小组同学设计了图乙改进装置（已知：红磷的着火点是240℃，无毒；白磷的着火点是40℃，有剧毒）。比较图甲、图乙的实验方案，下列关于图乙实验方案叙述正确的是 。 A.利用着火点更低的白磷并采用加热后的玻璃棒“内引燃”，建立封闭空间使实验结果更精准 B.可以解决图甲方案中一部分水滞留在导管中带来的误差问题 C.改用量筒内水的体积变化来确定消耗氧气的体积，使测量结果更精准 D.彻底地解决了实验的安全性问题，符合绿色化学理念 （3）[问题反思]小组同学多次实验，测量值总是小于五分之一。经过老师指导，小组同学讨论后认为，可以从模型中“消耗氧气”的方法入手给实验做进一步改进。 [资料]暖宝宝是利用铁粉在空气中氧化的原理制成。 [方案选代]讨论后，项目组设计了如图丙所示的装置，用暖宝宝粉代替红磷，利用铁粉在空气中氧化的原理进行实验。操作步骤如下：①将滤纸用水浸润后黏附在针筒内壁；②把暖宝宝粉倒入针筒，轻轻转动，使涂抹均匀；③涂上凡士林，将活塞插入针筒，盖上橡皮帽，观察并记录活塞移动情况。实验过程中利用传感器测得甲、丙两个实验中氧气的体积分数随时间变化如图丁所示。结合图丁从消耗氧气的方法角度分析，图丙方案比图甲方案测定结果更精准的原因是 。 [心得交流]科学探究需要不断根据结果反思探究过程，优化方案，实现方案的迭代更新。 3. （2024•杭州模拟）稀有气体的发现，科学家们经历了漫长的探究过程。 材料一：1785年，卡文迪许在测定空气组成时，除去空气中的O2、N2等气体后，发现最后总是留下一个体积很小的小气泡。 材料二：1892年，瑞利在测定氮气密度时发现，从空气中除去氧气、二氧化碳和水蒸气得到的氮气密度为1.2572克/升，而从氨气分解得到的氮气密度为1.2508克/升，两者相差0.0064克/升。重复实验，发现两者的密度总是维持这样的差值。瑞利对此展开探究，经反复试验，最终发现了氩气。 根据以上材料回答下列问题： （1）某同学使用如图所示装置来模拟卡文迪许的实验，将空气依次通过A、B、C、D等装置，最后在E装置中收集到少量气体，其中C装置的作用是 。 （2）根据瑞利采用两种方法得到的氮气，其密度之间的微小差异是否来源于实验误差，请作出判断并说明理由 。 （3）稀有气体的发现是一个艰难的过程，下列是当代科学家分析的事实或现象，其中发现史中相关证据解释合理的有 。 选项 事实或现象 证据解释 A 空气中稀有气体的含量很小 卡文迪许除去空气中O2、N2后，留下体积很小的小气泡 B 氦气可用作飞艇中的填充气体 莱姆赛用钇铀矿放在硫酸中加热得到不燃烧也不支持燃烧，且密度很小的氦气 C 氪气、氖气和氙气的密度不同 莱姆赛用蒸馏法从液态空气中分离出氪气、氖气和氙气三种气体 4. （2024•浙江模拟）稀有气体的发现，科学家们经历了漫长的探究过程。 材料一：1785年，卡文迪许在测定空气组成时，除去空气中的O2、N2等气体后，发现最后总是留下一个体积很小的小气泡。 材料二：1892年，瑞利在测定氮气密度时发现，从空气中除去氧气、二氧化碳和水蒸气得到的氮气密度为1.2572g/L，而从氨气分解得到的氮气密度为1.2508g/L，两者相差0.0064g/L。重复实验，发现两者的密度总是维持这样的差值。瑞利对此展开探究，经反复试验，最终发现了氢气（Ar）。 材料三：1894年，菜姆赛用其他方法从空气里也得到了这样的气体。经过分析，判断该气体是一种新物质。由于这种气体极不活泼，所以命名为氩（拉丁文原意是“懒惰”）。 材料四：1898年，莱姆赛等人继续使用分馏法把液态空气分离成不同的成分，又发现了氪气、氖气、氙气等。 根据以上材料回答下列问题： （1）小科使用如图所示装置来模拟卡文迪许的实验，将空气依次通过A、B、C、D等装置，最后在E装置中收集到少量同样的气体。若D装置的作用是除去N2，则A装置的作用是 。 （2）瑞利采用两种方法得到的氮气，其密度之间的微小差异是否来源于实验误差，请作出判断并说明理由： 。 （3）稀有气体的发现经历是一个艰难的过程，下列有关科学家分析的事实或现象，与稀有气体的发现史中相关证据解释不匹配的是 （填字母）。 选项 事实或现象 证据解释 A 空气中稀有气体的含量很小 卡文迪许除去空气中O2、N2后，留下体积很小的小气泡 B 氦气可用作飞艇中的填充气体 莱姆赛用钇铀矿放在硫酸中加热得到不燃烧也不支持燃烧，且密度很小的氦气 C 氪气、氖气和氙气的密度不同 菜姆赛用蒸馏法从液态空气中分离出氪气，氖气和氙气三种气体 5. （2024•文成县二模）某科学兴趣小组采用“铁粉吸氧腐蚀”原理来测定空气中氧气的含量，实验装置如图甲所示。 组别 铁粉/g 活性炭/g 溶液 负载材料袋 左管液面上升4cm所需时间/min 1 3.5 1 饱和氯化铵 滤纸袋 7 2 3.5 1 饱和氯化铵 静电除尘布袋 11 3 3.5 1 饱和氯化铵 双层纱布袋 10 4 3.5 1 饱和氯化铵 无纺布袋 20 具体实验操作如下： 步骤一：按装置甲连接好仪器，加入红墨水，检查装置的气密性。 步骤二：调节右管使左右管液面相平，此时左管的液面与橡胶塞下表面的高度为H。 步骤三：将负载材料袋用氯化铵溶液润湿后，将混合均匀的铁粉和活性炭放入袋内并立即放入左侧玻璃管，塞紧橡胶塞，夹紧弹簧夹。 步骤四：待液面不再变化， ，观察并记录此时左管的液面与橡胶塞下表面的高度为h，计算出氧气占空气的体积分数为V%。 小组的同学在实验过程中发现，使用不同种类的负载材料袋，氧气消耗的快慢不同。于是又做了以下的探究实验，实验结果如表格所示。 （1）将步骤四中的操作补充完整： 。 （2）步骤四中氧气占空气的体积分数V%＝ 。（用字母表示） （3）分析表乙中数据可知，应选用哪种负载材料效果最好，并说明理由。 。 6. 小科用食品脱氧剂粉末（能吸收空气中氧气且不产生新的气体，不与空气中的其它成分反应）和玻璃管来测定空气中氧气含量，装置如图甲，实验步骤： ①取一根玻璃管，用橡皮塞将一端密封。 ②将食品脱氧剂粉末迅速装入玻璃管，立即向管口注入一滴水将玻璃管密封，水滴的下端标为A。弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密，脱氧剂的上端标为O，如图甲所示。 ③水平滚动玻璃管，使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中。静置至水滴不再移动时，水滴的 端标为B，如图乙。 ④用刻度尺测量AO段与AB段的长度，计算出AB与AO的比值，将数据记录在表格中。 次数 1 2 3 4 AO/mm 513.5 515.5 516.3 517.0 AB/mm 107.4 113.4 103.3 108.3 AB/AO 0.21 0.22 0.20 0.21 ⑤洗涤、干燥各装置，重复上述实验。 请回答下列问题： （1）实验步骤③中静置至水滴不再移动时，水滴的 （填“a”或“b”）端标为B。 （2）实验步骤④测量AO段和AB段的长度的原因是由于食品脱氧剂能吸收完空气中的氧气，使气体体积 （填“增大”或“减小”），且玻璃管的管径各处相同，所以氧气与空气的体积之比就等于AB与AO的比值。 （3）根据实验记录数据，可知空气中氧气含量为 %。 （4）实验步骤②中，如果玻璃管内的脱氧剂粉末分布不够紧密，会使实验结果 （“偏大”或“偏小”），其原因是 。 7. （2023春•玉环市期末）小玉为了测定“空气中氧气的体积分数”，自制了如图甲所示的装置进行实验： ①将一个底部开孔的玻璃瓶放在水槽中央位置，然后向水槽中加入一定量的水； ②在燃烧匙里加入白磷粉末； ③将有电热棒、燃烧匙和传感器探头的橡胶塞紧紧塞在瓶口上； ④接通电热棒电源一段时间后，发现白磷燃烧起来。 （1）在接通电源前，小玉用热毛巾捂住玻璃瓶来检查装置的气密性，若装置气密性良好，则会出现的现象是 。 （2）反应结束后，发现玻璃瓶内液面未达到空气总体积的20%，其可能的原因有（可多选） 。 A.燃烧匙中白磷不足 B.燃烧时有气体通过底部小孔逸出 C.未完全冷却到室温就读数 D.氧气体积分数低于3.2%时白磷自动熄火 （3）图乙、丙是通过温度、气压传感器测得的两幅图像，请分析图丙中t1～t2时间段瓶内气压突然增大的原因： 。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$2024-2025学年高考物理易错 易错点12 空气中氧气含量测定实验分析 目 录 01 易错陷阱 02 易错知识点 知识点一、测定空气中氧气含量实验原理 知识点二、测定空气中氧气含量实验的误差分析 知识点三、测定空气中氧气含量实验的改进措施 03 举一反三——易错题型 题型一：氧气含量的测定实验 题型二：氧气含量的测定实验创新 04 易错题通关 易错点一、测定空气中氧气含量实验原理理解不清楚 易错点二、测定空气中氧气含量实验的误差分析不够清楚 易错点三、测定空气中氧气含量实验的改进措施理解不当 知识点一、测定空气中氧气含量实验原理 1.实验药品：红磷 注： 药品选取时应满足能在空气中燃烧、不与空气中其他气体反应、反应后生成固体， 思考：为什么不用 S 、C 、Mg 、Fe 等物质作为实验药品？ ①S燃烧生成SO2 ， C燃烧生成CO2 ，反应后生成气体，反应结束后集气瓶内的气压没变； ②Mg在空气中燃烧可能会发生3个反应，分别是镁和空气中的氧气燃烧的反应：2Mg＋O2＝MgO；镁在空气中的氮气燃烧的反应：3Mg＋N2＝Mg3N2；镁在空气中的二氧化碳燃烧的反应：2Mg＋CO2＝2MgO＋C。 ③Fe不能在空气中燃烧 点燃 2.实验原理：4P+5O2 = 2P2O5 利用红磷燃烧消集气瓶中的氧气，使集气瓶内压强减小，打开止水夹后，在外界大气压的作用下，水被压入集气瓶中，进入集气瓶的水的体积，即为被消耗的氧气的体积。 3.实验装置 知识点二、测定空气中氧气含量实验的误差分析 1.实验误差分析 误差 产生原因 实验结果小于 1/5 ①红磷的量不足 ②装置漏气、使外界空气进入集气瓶 ③集气瓶没有冷却到室温就打开弹簧夹 ④实验前导管没有充满水，其内有少量空 气 实验结果大于 1/5 ①没有夹紧弹簧夹， 红磷燃烧时气体膨胀 沿导管溢出 ②燃烧匙伸入过慢， 装置内气体受热溢出 2.研究证明，当氧气含量降到一定程度后，红磷不再燃烧，并不能将空气中氧气耗尽， 误差较大。 知识点三、测定空气中氧气含量实验的改进措施 基于上述提出的实验分析，对实验进行改进。思路：封闭装置中点燃、测量方法改进 1.改变点燃红磷的方法 2.改用白磷作为实验药品 白磷着火点低，更容易在点燃方式上进行改进 加热 3.用铜作为耗氧剂（2Cu+O2 = 2CuO） ①连接装置，并检査装置的气密性。 ②将一支硬质玻璃管注满水(两端用橡胶塞封住)，然后打开上端橡胶塞，将水倒入量筒中，记录体积。 ③在另一支相同规格的干燥的硬质玻璃管中装入铜粉，其中一端用气球密封， 一端连接注射 器。移动注射器活塞，在注射器中留下一定体积的气体，记录体积后与硬质玻璃管另一端密封连接。根据酒精灯的高度，将玻璃管固定在铁架台上。 ④用酒精灯在铜粉部位加热，加热时不断推拉注射器。 ⑤停止加热后， 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，记录注射器中气体的体积。 4.用 “ 暖宝宝”中的发热剂（铁粉、碳粉等） 或铁粉，原理为铁生锈 题型一：氧气含量的测定实验 1. （2024春•武义县期末）小明利用如图实验测定空气中氧气的体积分数，下列操作中会造成测量结果偏差的是（　　） A．燃烧匙中的红磷过量 B．红磷燃烧前止水夹关闭 C．用木炭代替红磷 D．红磷熄灭后冷却至室温再打开止水夹 【解答】解：A、燃烧匙中的红磷过量，能完全消耗装置中的氧气，不会造成测量结果偏差，故选项错误。 B、红磷燃烧前止水夹关闭，是正确的操作，不会造成测量结果偏差，故选项错误。 C、木炭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，不能用来测定空气中氧气含量，会造成测量结果偏差，故选项正确。 D、红磷熄灭后冷却至室温再打开止水夹，不会造成测量结果偏差，否则剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，会使测定结果偏小，故选项错误。 故选：C。 2. （2024春•衢州期末）如图甲拉瓦锡曾将少量汞放在密闭容器里，加热十二天后，部分液态汞变成了红色氧化汞粉末，容器里空气体积减少了约。小科利用图乙装置测定空气中氧气的含量，用压强传感器测定的压强随时间的变化情况如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．拉瓦锡实验证明了空气中氮气约占总体积的，氧气占 B．红色粉末是汞与氧气发生分解反应生成的氧化汞 C．若装置气密性不好，图丙中c点将上移 D．图丙中b点对应的操作是打开弹簧夹 【解答】解：A、拉瓦锡实验中，容器里空气体积减少了约，这是与汞反应的氧气的体积，即空气中氧气的体积约占约占总体积的，剩余的气体是氮气，则氮气占，选项说法错误； B、红色粉末是汞与氧气发生化合反应生成的氧化汞，选项说法错误； C、若装置气密性不好，则有空气进入集气瓶，导致瓶内的压强偏大，图丙中c点将上移，选项说法正确； D、图丙中c点对应的操作是打开弹簧夹，选项说法错误。 故选：C。 3. （2024春•慈溪市期末）为了更好地理解燃烧红磷法测定空气中氧气含量的实验原理，可以利用传感器技术实时测定图1实验装置内的压强、温度和氧气浓度变化，三条曲线变化趋势如图2所示。下列有关叙述错误的是（　　） A．X曲线表示的是温度变化 B．Y曲线表示的是氧气的浓度变化 C．CD段对应的变化进程是红磷燃烧 D．DE段对应的变化进程是水倒吸进广口瓶 【解答】解：A、红磷燃烧放热，温度升高，完全反应后温度降低至原温度，X曲线表示的是温度变化，该选项正确。 B、红磷燃烧消耗氧气，Y曲线表示的是氧气的浓度变化，该选项正确。 C、CD段对应的是红磷完全燃烧后，冷却至室温的过程，该选项不正确。 D、DE段对应的变化进程是水倒吸进广口瓶，该选项正确。 故选：C。 4. （2024•镇海区模拟）如图甲和乙为某兴趣小组分别用红磷和铁粉除氧剂来测定空气中氧气体积分数的探究实验。其中红磷需要用酒精灯点燃后，再伸入集气瓶中。铁粉除氧剂直接涂抹在集气瓶壁，铁粉除氧剂中的其他成分不干扰实验。 （1）写出检查图甲所示装置气密性的具体操作 。 （2）图甲中红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开止水夹K，水能倒吸入集气瓶的原因是 。 （3）实验结束后发现，两个集气瓶中的水量不同，于是借助数字传感器，测得图甲实验、图乙实验中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图丙、丁所示。请结合数据，从实验结果的精确度，说明选择哪种实验药品更为合理： 。 （4）由图丙中的数据计算得知，红磷燃烧后倒吸入水的体积约为集气瓶体积的，而实际操作中发现进入的水量约为，请分析可能的原因 。 【解答】解：（1）检查图甲所示装置气密性的具体操作：连接装置，双手捂住集气瓶，观察导管口是否有气泡冒出。松手后，导管口是否形成一段稳定的水柱。 （2）图甲中红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开止水夹K，水能倒吸入集气瓶的原因是氧气被消耗，集气瓶内气体压强小于外界大气压。 （3）选择铁粉除氧剂更为合理：是因为由图乙可知铁粉反应后集气瓶中的氧气几乎耗尽，而红磷中还有8.6%。 （4）由图丙中的数据计算得知，红磷燃烧后倒吸入水的体积约为集气瓶体积的，而实际操作中发现进入的水量约为，可能的原因是红磷点燃伸入集气瓶的过程中时，部分空气受热膨胀逸出，导致完全反应后，瓶内气压减小更多，所以吸入的液体约为五分之一。 故答案为：（1）连接装置，双手捂住集气瓶，观察导管口是否有气泡冒出。松手后，导管口是否形成一段稳定的水柱。 （2）氧气被消耗，集气瓶内气体压强小于外界大气压。 （3）铁粉除氧剂：由图乙可知铁粉反应后集气瓶中的氧气几乎耗尽，而红磷中还有8.6%。 （4）红磷点燃伸入集气瓶的过程中时，部分空气受热膨胀逸出，导致完全反应后，瓶内气压减小更多，所以吸入的液体约为五分之一。 5. （2024•杭州模拟）小科设计如图所示的实验装置来同时完成燃烧条件的探究和空气中氧气含量的测定。装置中注射器活塞与内壁摩擦非常小，可忽略不计。查阅资料发现： ①当容器内的氧气浓度低于一定值时，白磷无法继续与氧气反应。 ②“暖宝宝”能耗尽容器中少量的氧气。 实验操作步骤如下： 步骤1： ； 步骤2：将盛有足量白磷的燃烧匙放入空集气瓶中，塞紧塞子，白磷不燃烧 步骤3：打开集气瓶塞子，往瓶中倒满80℃的热水，并塞紧塞子，白磷仍然不能燃烧； 步骤4：打开K1和K2，通过注射器从b管抽水，当注射器中水量达到V1毫升时，瓶中液 面低于燃烧匙底部，此时立即关闭K1、K2，发现瓶中白磷燃烧； 步骤5：待整个装置冷却至室温时，打开K2，发现注射器中的水剩余V2毫升。 （1）请补充步骤1 。 （2）步骤 进行对照，说明白磷燃烧需要的条件是充足的氧气； （3）该实验测得空气中氧气的含量为 。（用V1、V2来表示） （4）小科多次重复上述实验，测得空气中氧气的体积分数远大于21%，原因是 。 【解答】解：（1）实验前一定要检查装置的气密性；故填：检查装置气密性； （2）在实验中，白磷的温度达到了白磷的着火点，步骤3中的白磷没有与氧气接触，所以没有燃烧；步骤4中的白磷与氧气接触，发生了燃烧。结合步骤3、4，说明白磷燃烧需要的条件是燃烧需要氧气；故填：3、4； （3）步骤4中，注射器内的水的体积即为集气瓶内空气的体积，实验结束后，待整个装置冷却至室温时，打开K2发现注射器中的水剩余V2毫升，注射器内的水减少了（V1﹣V2）mL，这就是白磷燃烧消耗的氧气的体积，所以由此实验得出空气中氧气的含量为：；故填：； （4）题干中所给实验开始条件为80℃的水，实验完成后，待冷却到室温。此处由于冷却到室温导致空气冷缩带来的误差；或没有控制温度恢复到80摄氏度来测量体积而导致空气中氧气的体积分数的偏大。故填：没有控制温度恢复到80℃来测量体积。 题型二：氧气含量的测定实验创新 6. （2024秋•海宁市月考）白磷的着火点为40℃，现用如图装置测定空气中氧气的体积分数。实验步骤为：集气瓶里先装适量a体积的水，在酒精灯灯焰上把玻璃棒下端加热，装置如图密封。用力把玻璃棒按下与白磷接触，白磷燃烧。燃烧停止后，稍振荡，完全冷却后，量出集气瓶中水的体积（b）和整个集气瓶容积（c）。则下列说法错误的是（　　） A．反应过程中集气瓶内液面的变化是先下降后上升 B．该实验测得氧气与空气的体积比为（a﹣b）：（c﹣a） C．燃烧匙中的白磷不能换成木炭或硫粉 D．该装置没有用止水夹，不会影响实验结果 【解答】解：A、白磷燃烧放热，装置中的温度升高，压强增大，则集气瓶中的水会进入烧杯中，液面下降，但红磷燃烧消耗氧气，装置中的气体会减小，烧杯中的水会进入集气瓶中，液面又会上升，该选项说法正确； B、集气瓶中液面上升的体积为消耗的氧气的体积，则该实验测得氧气与空气的体积比为（b﹣a）：（c﹣a），该选项说法不正确； C、木炭或硫粉燃烧生成二氧化碳或二氧化硫气体，装置中的压强几乎不变，则不能测定空气中氧气的含量，该选项说法正确； D、由于集气瓶中的导管伸入水下，形成液封，则该装置没有用止水夹，也不会影响实验结果，该选项说法正确。 故选：B。 7. （2024春•临海市期末）用图甲装置测定空气中氧气含量。集气瓶容积为250mL，瓶底预留有50mL的水，量筒中装有100mL水，红磷充分燃烧后冷却至室温，打开止水夹，量筒内的水剩余64mL。 （1）图甲集气瓶中预留水的作用是 。（写出一点即可） （2）根据实验数据计算空气中氧气的体积分数为 。 （3）图乙是通过气压传感器测定的图像，BC段气压增大的原因是 。 【解答】解：（1）图甲集气瓶中预留水的作用是有利于容器内温度的降低，节约了实验的时间，同时能吸收生成的五氧化二磷，防止污染空气。 （2）空气中氧气的体积分数为100%＝18%。 （3）BC段气压增大，是因为红磷燃烧放出大量的热，使装置内气体受热膨胀。 8. （2023秋•义乌市校级期末）资料显示：可燃物在氧气浓度低于一定值时不能燃烧，如红磷在氧气体积分数为10%以上才能燃烧，但铁粉在氧气体积分数为0.5%时还能继续缓慢氧化消耗氧气。暖宝宝是由铁粉、氯化钠、木炭粉、水组成，拆开包装接触氧气后铁粉生锈放出热量均匀稳定，其中氯化钠、木炭粉起到加速铁粉氧化的作用。小秀想用暖宝宝来替代红磷完成空气中氧气体积分数的精确测定。 （1）如图为书本上用红磷测氧气体积分数的实验，实验中进入左瓶中的水位不足集气瓶体积的，原因有哪些 。 A.导管内残留部分水 B.点燃红磷后插入集气瓶动作缓慢 C.装置气密性不好 D.氧气浓度过低时红磷无法继续燃烧 （2）小秀同学操作步骤如下： ①如图甲，往集气瓶中加适量的水使液面没过导管口，此时集气瓶内上方空气体积为V0，然后在集气瓶中挂有足量拆封后的暖宝宝片，开始时量筒内所盛水的体积为V1。 ②实验一段时间等暖宝宝片不再发热，让整个装置慢慢冷却到室温后，集气瓶内水位上升到一定高度保持不变，此时集气瓶内水的体积比原来增加了V3，如图乙。量筒内剩余水的体积为V2。 根据小秀同学的实验测出空气中氧气体积分数为 （用V0、V1、V2或V3的相关数据来表示）。 【解答】解：（1）如图为书本上用红磷测氧气体积分数的实验，实验中进入左瓶中的水位不足集气瓶体积的，原因可能是导管内残留部分水、装置气密性不好、氧气浓度过低时红磷无法继续燃烧。而 点燃红磷后插入集气瓶动作缓慢会导致测定结果偏大，故答案为：ACD。 （2）原集气瓶内上方空气体积为V0，集气瓶内的水增加的体积即为被消耗的氧气的体积，即被消耗的氧气的体积为V3，则测出空气中氧气体积分数为；量筒内水减少的体积即为消耗的氧气的体积，表示为：V1﹣V2，则测出空气中氧气体积分数又可表示为；故答案为：或。 9. （2024•嘉善县一模）研究性学习小组为了使空气中氧气含量测定更准确，改用压强传感器测定U型管左管内的压强，装置如图甲。在0～160s，阀门K保持关闭，160s时打开阀门K。传感器测定的压强与时间的关系如图乙所示（各点数据见图中标注）。 （1）甲装置中气球的作用是 。 （2）BC段气压上升的原因是 。 （3）通过本实验测定的空气中O2体积分数为 。（计算结果精确到0.1%） 【解答】解：（1）甲装置中气球的作用是平衡气压，防止装置内压强过大，冲开橡皮塞，导致实验失败； （2）BC段气压上升的原因是白磷燃烧放热，气体膨胀，压强增大； （3）相同条件下，气体的压强与气体所占的体积成正比，用如图所示数据计算，用这种方法测得的空气中氧气的体积分数是100%≈20.4%。 10. （2024•海曙区模拟）为测定空气中氧气的体积分数，小明利用两个底部带有硬质导管的圆柱形容器A和B设计了如图所示的装置，实验操作过程如下： ①检查整个装置的气密性。测量软木塞底面至A容器底部的高度为H，如图甲。 ②关闭阀门，打开软木塞，分别往容器A和B中加适量的水，并测得容器A中水的深度为h1，如图乙。 ③点燃红磷后迅速塞紧软木塞，充分反应直至红磷熄灭，冷却到室温后打开阀门，待水面稳定时测量容器A中水深度为h2，如图丙。 （1）实验中选择红磷而不用木炭消耗氧气的原因是 。 （2）根据实验测得的数据计算A容器中氧气的体积分数为 。（用字母H、h1、h2表示） （3）根据图丙的实验现象，小红认为测量结果会受气压影响。若要排除这种影响还需进行的操作是 。 【解答】解：（1）红磷本身是固体，能在空气中燃烧，生成五氧化二磷固体，没有生成新的气体，导致集气瓶中气压减小；木炭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，不能用来测定空气中氧气含量。 （2）A容器中氧气的体积为h2﹣h1，空气的体积为H﹣h1，则A容器中氧气的体积分数为100%。 （3）根据图丙的实验现象，右端仪器中液面低于左边，小红认为测量结果会受气压影响，要排除这种影响还需进行的操作是往B容器中加水，直到左右液面相平。 1. （2024春•玉环市期末）某兴趣小组采用“铁粉吸氧腐蚀”原理来测定空气中氧气的含量，实验装置如图所示。 具体实验操作如下： 步骤一：按装置甲连接好仪器，加入红墨水，检查装置的气密性：将右侧管子向上提，观察到 现象，气密性良好。 步骤二：调节右管使左右管液面相平，此时左管的液面与橡胶塞下表面的高度为H。 步骤三：将负载材料袋用氯化铵溶液润湿后，将混合均匀的铁粉和活性炭放入袋内并立即放入左侧玻璃管，塞紧橡胶塞，夹紧弹簧夹。 步骤四：待液面不再变化，调节右管使左右管液面相平，观察并记录此时左管的液面与橡胶塞下表面的高度为h，计算出氧气占空气的体积分数为V%。 小组的同学在实验过程中发现，使用不同种类的负载材料袋，氧气消耗的快慢不同．于是又做了以下的探究实验，实验结果如表格所示。 组别 铁粉/克 活性炭/克 溶液 负载材料袋 左管液面上升4厘米需时间/分钟 1 3.5 1 饱和氯化铵 滤纸袋 7 2 3.5 1 饱和氯化铵 静电除尘布袋 11 3 3.5 1 饱和氯化铵 双层纱布袋 10 4 3.5 1 饱和氯化铵 无纺布袋 20 （1）将步骤一中的现象补充完整： 。 （2）分析表中数据可知，应选用哪种负载材料效果最好，并说明理由。 。 （3）小组同学提出考虑负载材料袋子的体积，按照步骤四的计算会偏小，请分析原因 。 【解答】解：（1）步骤一中的现象补充为：两边出现液面差并且一段时间后液面差不变。 故答案为：两边出现液面差并且一段时间后液面差不变。 （2）分析表中数据可知，应选用滤纸带效果最好，是因为利用滤纸带时反应速率最快。 故答案为：滤纸带，是因为利用滤纸带时反应速率最快。 （3）小组同学提出考虑负载材料袋子的体积，按照步骤四的计算会偏小，原因是负载材料袋子放入左管后导致H增大，而计算时仍然是H。 故答案为：负载材料袋子放入左管后导致H增大，而计算时仍然是H。 2. （2024春•滨江区期末）测量空气中氧气体积分数实验的思维模型如下：封闭空间——消耗氧气——气压减小——观察现象。项目化学习小组按图甲完成氧气含量测定的实验时，发现进入集气瓶的水量低于“1”刻度线。为提高氧气含量测定的精准度，展开了如下研究。 [误差分析]几位同学对测量值偏小原因的分析如下： 甲：红磷的量不足，未能把瓶内氧气耗尽； 乙：将燃烧匙伸入集气瓶瞬间，部分空气逸出； 丙：实验前导管中有空气，实验后一部分本应进入容器的水滞留在导管中； 丁：由于广口瓶的形状造成很难均分五等份，影响测量结果； （1）以上原因分析中，其中一位同学的观点被大家一致否定，你认为是 （选填”甲”“乙”“丙”或“丁”）的观点。 （2）[方案改进]根据以上讨论，为减少实验误差，提高实验结果的精准度，学习小组同学设计了图乙改进装置（已知：红磷的着火点是240℃，无毒；白磷的着火点是40℃，有剧毒）。比较图甲、图乙的实验方案，下列关于图乙实验方案叙述正确的是 。 A.利用着火点更低的白磷并采用加热后的玻璃棒“内引燃”，建立封闭空间使实验结果更精准 B.可以解决图甲方案中一部分水滞留在导管中带来的误差问题 C.改用量筒内水的体积变化来确定消耗氧气的体积，使测量结果更精准 D.彻底地解决了实验的安全性问题，符合绿色化学理念 （3）[问题反思]小组同学多次实验，测量值总是小于五分之一。经过老师指导，小组同学讨论后认为，可以从模型中“消耗氧气”的方法入手给实验做进一步改进。 [资料]暖宝宝是利用铁粉在空气中氧化的原理制成。 [方案选代]讨论后，项目组设计了如图丙所示的装置，用暖宝宝粉代替红磷，利用铁粉在空气中氧化的原理进行实验。操作步骤如下：①将滤纸用水浸润后黏附在针筒内壁；②把暖宝宝粉倒入针筒，轻轻转动，使涂抹均匀；③涂上凡士林，将活塞插入针筒，盖上橡皮帽，观察并记录活塞移动情况。实验过程中利用传感器测得甲、丙两个实验中氧气的体积分数随时间变化如图丁所示。结合图丁从消耗氧气的方法角度分析，图丙方案比图甲方案测定结果更精准的原因是 。 [心得交流]科学探究需要不断根据结果反思探究过程，优化方案，实现方案的迭代更新。 【解答】解：（1）以上原因分析中，乙同学的观点被大家一致否定，是因为将燃烧匙伸入集气瓶瞬间，部分空气逸出，导致实验结果偏大。 故答案为：乙。 （2）A、利用着火点更低的白磷并采用加热后的玻璃棒“内引燃”，建立封闭空间使实验结果更精准，该选项正确。 B、可以解决图甲方案中一部分水滞留在导管中带来的误差问题，该选项正确。 C、改用量筒内水的体积变化来确定消耗氧气的体积，使测量结果更精准，该选项正确。 D、没有彻底地解决实验的安全性问题，例如仍然存在瓶塞飞出的可能性，该选项不正确。 故选：ABC。 （3）从消耗氧气的方法角度分析，图丙方案比图甲方案测定结果更精准的原因是铁生锈消耗氧气比红磷更彻底。 故答案为：铁生锈消耗氧气比红磷更彻底。 3. （2024•杭州模拟）稀有气体的发现，科学家们经历了漫长的探究过程。 材料一：1785年，卡文迪许在测定空气组成时，除去空气中的O2、N2等气体后，发现最后总是留下一个体积很小的小气泡。 材料二：1892年，瑞利在测定氮气密度时发现，从空气中除去氧气、二氧化碳和水蒸气得到的氮气密度为1.2572克/升，而从氨气分解得到的氮气密度为1.2508克/升，两者相差0.0064克/升。重复实验，发现两者的密度总是维持这样的差值。瑞利对此展开探究，经反复试验，最终发现了氩气。 根据以上材料回答下列问题： （1）某同学使用如图所示装置来模拟卡文迪许的实验，将空气依次通过A、B、C、D等装置，最后在E装置中收集到少量气体，其中C装置的作用是 。 （2）根据瑞利采用两种方法得到的氮气，其密度之间的微小差异是否来源于实验误差，请作出判断并说明理由 。 （3）稀有气体的发现是一个艰难的过程，下列是当代科学家分析的事实或现象，其中发现史中相关证据解释合理的有 。 选项 事实或现象 证据解释 A 空气中稀有气体的含量很小 卡文迪许除去空气中O2、N2后，留下体积很小的小气泡 B 氦气可用作飞艇中的填充气体 莱姆赛用钇铀矿放在硫酸中加热得到不燃烧也不支持燃烧，且密度很小的氦气 C 氪气、氖气和氙气的密度不同 莱姆赛用蒸馏法从液态空气中分离出氪气、氖气和氙气三种气体 【解答】解：（1）铜粉在加热条件下能与氧气反应生成氧化铜，故C装置的作用是除去空气中的氧气。 （2）由题意可知，重复实验，发现两者的密度总是维持这样的差值，则瑞利采用两种方法得到的氮气，其密度之间的微小差异不是来源于实验误差。 （3）A、卡文迪许在测定空气组成时，除去空气中的O2、N2等气体后，发现最后总是留下一个体积很小的小气泡，说明空气中稀有气体的含量很小。 B、莱姆赛用钇铀矿放在硫酸中加热得到不燃烧也不支持燃烧，且密度很小的氦气，由于氦气的密度小，则氦气可用作飞艇中的填充气体。 C、莱姆赛用蒸馏法从液态空气中分离出氪气、氖气和氙气三种气体，说明氪气、氖气和氙气三种气体的沸点不同，而不是密度不同。 故答案为： （1）除去空气中的氧气； （2）不是，通过重复实验，两种方法得到的氮气密度总是维持相同的差值； （3）AB。 4. （2024•浙江模拟）稀有气体的发现，科学家们经历了漫长的探究过程。 材料一：1785年，卡文迪许在测定空气组成时，除去空气中的O2、N2等气体后，发现最后总是留下一个体积很小的小气泡。 材料二：1892年，瑞利在测定氮气密度时发现，从空气中除去氧气、二氧化碳和水蒸气得到的氮气密度为1.2572g/L，而从氨气分解得到的氮气密度为1.2508g/L，两者相差0.0064g/L。重复实验，发现两者的密度总是维持这样的差值。瑞利对此展开探究，经反复试验，最终发现了氢气（Ar）。 材料三：1894年，菜姆赛用其他方法从空气里也得到了这样的气体。经过分析，判断该气体是一种新物质。由于这种气体极不活泼，所以命名为氩（拉丁文原意是“懒惰”）。 材料四：1898年，莱姆赛等人继续使用分馏法把液态空气分离成不同的成分，又发现了氪气、氖气、氙气等。 根据以上材料回答下列问题： （1）小科使用如图所示装置来模拟卡文迪许的实验，将空气依次通过A、B、C、D等装置，最后在E装置中收集到少量同样的气体。若D装置的作用是除去N2，则A装置的作用是 。 （2）瑞利采用两种方法得到的氮气，其密度之间的微小差异是否来源于实验误差，请作出判断并说明理由： 。 （3）稀有气体的发现经历是一个艰难的过程，下列有关科学家分析的事实或现象，与稀有气体的发现史中相关证据解释不匹配的是 （填字母）。 选项 事实或现象 证据解释 A 空气中稀有气体的含量很小 卡文迪许除去空气中O2、N2后，留下体积很小的小气泡 B 氦气可用作飞艇中的填充气体 莱姆赛用钇铀矿放在硫酸中加热得到不燃烧也不支持燃烧，且密度很小的氦气 C 氪气、氖气和氙气的密度不同 菜姆赛用蒸馏法从液态空气中分离出氪气，氖气和氙气三种气体 【解答】解：（1）氢氧化钠能与二氧化碳反应，故A装置的作用是除去空气中的二氧化碳。 （2）由题意可知，重复实验，发现两者的密度总是维持这样的差值，则瑞利采用两种方法得到的氮气，其密度之间的微小差异不是来源于实验误差。 （3）A、卡文迪许在测定空气组成时，除去空气中的O2、N2等气体后，发现最后总是留下一个体积很小的小气泡，说明空气中稀有气体的含量很小，选项说法正确。 B、莱姆赛用钇铀矿放在硫酸中加热得到不燃烧也不支持燃烧，且密度很小的氦气，由于氦气的密度小，则氦气可用作飞艇中的填充气体，选项说法正确。 C、莱姆赛用蒸馏法从液态空气中分离出氪气、氖气和氙气三种气体，说明氪气、氖气和氙气三种气体的沸点不同，而不是密度不同，选项说法错误。 5. （2024•文成县二模）某科学兴趣小组采用“铁粉吸氧腐蚀”原理来测定空气中氧气的含量，实验装置如图甲所示。 组别 铁粉/g 活性炭/g 溶液 负载材料袋 左管液面上升4cm所需时间/min 1 3.5 1 饱和氯化铵 滤纸袋 7 2 3.5 1 饱和氯化铵 静电除尘布袋 11 3 3.5 1 饱和氯化铵 双层纱布袋 10 4 3.5 1 饱和氯化铵 无纺布袋 20 具体实验操作如下： 步骤一：按装置甲连接好仪器，加入红墨水，检查装置的气密性。 步骤二：调节右管使左右管液面相平，此时左管的液面与橡胶塞下表面的高度为H。 步骤三：将负载材料袋用氯化铵溶液润湿后，将混合均匀的铁粉和活性炭放入袋内并立即放入左侧玻璃管，塞紧橡胶塞，夹紧弹簧夹。 步骤四：待液面不再变化， ，观察并记录此时左管的液面与橡胶塞下表面的高度为h，计算出氧气占空气的体积分数为V%。 小组的同学在实验过程中发现，使用不同种类的负载材料袋，氧气消耗的快慢不同。于是又做了以下的探究实验，实验结果如表格所示。 （1）将步骤四中的操作补充完整： 。 （2）步骤四中氧气占空气的体积分数V%＝ 。（用字母表示） （3）分析表乙中数据可知，应选用哪种负载材料效果最好，并说明理由。 。 【解答】解：（1）将步骤四中的操作补充完整：移动硬质玻璃管使两边液面相平，以防止液面差对实验结果产生影响。 故答案为：移动硬质玻璃管使两边液面相平。 （2）步骤四中氧气占空气的体积分数V%100%。 故答案为：100%。 （3）分析表乙中数据可知，应选用滤纸袋效果最好，是因为利用滤纸袋需要的反应时间最短。 故答案为：滤纸袋，是因为利用滤纸袋需要的反应时间最短。 6. 小科用食品脱氧剂粉末（能吸收空气中氧气且不产生新的气体，不与空气中的其它成分反应）和玻璃管来测定空气中氧气含量，装置如图甲，实验步骤： ①取一根玻璃管，用橡皮塞将一端密封。 ②将食品脱氧剂粉末迅速装入玻璃管，立即向管口注入一滴水将玻璃管密封，水滴的下端标为A。弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密，脱氧剂的上端标为O，如图甲所示。 ③水平滚动玻璃管，使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中。静置至水滴不再移动时，水滴的 端标为B，如图乙。 ④用刻度尺测量AO段与AB段的长度，计算出AB与AO的比值，将数据记录在表格中。 次数 1 2 3 4 AO/mm 513.5 515.5 516.3 517.0 AB/mm 107.4 113.4 103.3 108.3 AB/AO 0.21 0.22 0.20 0.21 ⑤洗涤、干燥各装置，重复上述实验。 请回答下列问题： （1）实验步骤③中静置至水滴不再移动时，水滴的 （填“a”或“b”）端标为B。 （2）实验步骤④测量AO段和AB段的长度的原因是由于食品脱氧剂能吸收完空气中的氧气，使气体体积 （填“增大”或“减小”），且玻璃管的管径各处相同，所以氧气与空气的体积之比就等于AB与AO的比值。 （3）根据实验记录数据，可知空气中氧气含量为 %。 （4）实验步骤②中，如果玻璃管内的脱氧剂粉末分布不够紧密，会使实验结果 （“偏大”或“偏小”），其原因是 。 【解答】解：③水平滚动玻璃管，使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中。静置至水滴不再移动时，水滴的右端标为B，如图乙。 故答案为：右。 （1）实验步骤③中静置至水滴不再移动时，水滴的b端标为B。 故答案为：b。 （2）实验步骤④测量AO段和AB段的长度的原因是由于食品脱氧剂能吸收完空气中的氧气，使气体体积减小，且玻璃管的管径各处相同，所以氧气与空气的体积之比就等于AB与AO的比值。 故答案为：减小。 （3）根据实验记录数据，可知空气中氧气含量为{（0.21+0.22+0.20+0.21）÷4}×100%＝21%。 故答案为：21。 （4）实验步骤②中，如果玻璃管内的脱氧剂粉末分布不够紧密，会使实验结果偏大，其原因是实际的空气体积偏大，导致计算的氧气体积偏大。 故答案为：偏大；实际的空气体积偏大，导致计算的氧气体积偏大。 7. （2023春•玉环市期末）小玉为了测定“空气中氧气的体积分数”，自制了如图甲所示的装置进行实验： ①将一个底部开孔的玻璃瓶放在水槽中央位置，然后向水槽中加入一定量的水； ②在燃烧匙里加入白磷粉末； ③将有电热棒、燃烧匙和传感器探头的橡胶塞紧紧塞在瓶口上； ④接通电热棒电源一段时间后，发现白磷燃烧起来。 （1）在接通电源前，小玉用热毛巾捂住玻璃瓶来检查装置的气密性，若装置气密性良好，则会出现的现象是 。 （2）反应结束后，发现玻璃瓶内液面未达到空气总体积的20%，其可能的原因有（可多选） 。 A.燃烧匙中白磷不足 B.燃烧时有气体通过底部小孔逸出 C.未完全冷却到室温就读数 D.氧气体积分数低于3.2%时白磷自动熄火 （3）图乙、丙是通过温度、气压传感器测得的两幅图像，请分析图丙中t1～t2时间段瓶内气压突然增大的原因： 。 【解答】解：（1）在接通电源前，小玉用热毛巾捂住玻璃瓶来检查装置的气密性，若装置气密性良好，则会出现的现象是玻璃瓶底部的小孔处有气泡冒出；故答案为：玻璃瓶底部的小孔处有气泡冒出； （2）A.燃烧匙中白磷不足会导致装置内的氧气不能被全部消耗，造成测定结果偏小，符合题意； B.燃烧时有气体通过底部小孔逸出，在实验结束后，进入的水会偏多，造成测定结果偏大，不合题意； C.未完全冷却到室温就读数会造成测定结果偏小，符合题意； D.氧气体积分数低于3.2%时白磷自动熄火，造成氧气未完全耗尽，造成测定结果偏小，符合题意； 故答案为：ACD； （3）图乙、丙是通过气压、温度传感器测得的两幅图像，t1～t2这一段时间内瓶内气压显著增加的原因是燃烧放出热量，导致瓶内气体膨胀，压强增大的幅度大于氧气消耗压强减小的幅度；故答案为：白磷燃烧放出热量，导致瓶内气体膨胀，压强增大的幅度大于氧气消耗压强减小的幅度。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$