专题11 空气中氧气含量测定实验—备战2025年中考二轮复习 课本实验及拓展延伸（浙教版）

专题11 空气中氧气含量测定实验 一、实验原理与核心拓展 （一）基础实验原理 1、燃烧法原理 核心：利用物质在密闭容器中燃烧消耗氧气，通过气体体积变化间接测定氧气含量。例如红磷燃烧： 生成固体五氧化二磷，使容器内压强减小，水进入的体积即为氧气体积。 耗氧剂选择标准：只与氧气反应，生成物为固体或液体（如红磷、白磷、铜丝）； 不与其他气体（如氮气）反应。 2、关键步骤 暗处理：部分实验需提前消耗有机物（如植物实验中不适用）； 冷却至室温：防止气体膨胀导致测量误差。 （二）实验拓展方向 1、耗氧剂改进 白磷：可在水下燃烧，装置更密闭（如利用凸透镜聚焦阳光点燃）。 铜丝：加热条件下与氧气反应生成氧化铜，适合定量实验。 铁粉生锈：缓慢反应，需长时间观察（如暖宝宝贴实验）。 2、装置优化 双注射器法：通过推拉活塞确保氧气充分反应，减少误差。 传感器技术：用氧气传感器实时监测浓度变化，结果更精确。 3、误差分析拓展 环境因素：温度、湿度影响反应速率； 气密性：装置漏气导致结果偏小 一、常见题型与案例 （一）验证性实验设计 例1：经典红磷法： 步骤： ① 检查装置气密性； ② 点燃红磷后迅速伸入集气瓶； ③ 冷却后打开止水夹，观察水面上升约1/5。 结论：氧气约占空气体积的1/5。 例2：铜丝加热法： 设计：加热铜丝至红热，反复推拉注射器使氧气充分反应→冷却后读取气体体积变化。 （二）误差分析题 结果偏小：红磷不足、未冷却读数、装置漏气。 结果偏大：燃烧匙伸入过慢、弹簧夹未夹紧导致气体逸出。 （三）条件探究题 例3：不同耗氧剂对比： 对比红磷、硫粉、木炭的实验结果→结论：硫粉生成气体需用NaOH吸收，木炭需碱性溶液吸收CO₂。 （四）数据图表题 曲线分析：氧气浓度随时间变化曲线→识别反应终点、分析温度影响。 二、答题策略与易错点 1、实验设计规范 变量控制：明确自变量（耗氧剂种类）、因变量（水面上升体积）、无关变量（容器容积、温度）。 对照设置：空白对照（如未点燃红磷组）、自身对照（同一容器反应前后）。 2、高频易错点 未描述气密性检查：直接操作导致结论不可靠。 混淆结论与现象：如“水上升1/5”是现象，需推导为“氧气占比1/5”。 忽略生成物状态：使用硫粉或木炭未说明吸收剂导致错误。 3、结论表述技巧 避免绝对化：“实验条件下氧气约占1/5”而非“空气中氧气一定占1/5 1．（2025·嘉兴模拟） 小科发现人们喜欢在清晨锻炼，父母告诉他是因为早晨空气中氧气含量高，小科对此表示质疑。他利用如图装置分别测定了公园某处早、中、晚空气中氧气的含量。 实验的操作步骤如下： ①连接装置，并检查装置的 ? 。 ②将足量铜粉装入玻璃管中，将两支注射器活塞都置于 25mL处。 ③在装置中加入早晨收集到的空气，点燃酒精灯，缓慢推拉两侧注射器活塞直至充分反应，熄灭酒精灯。冷却到室温后读取数据。 ④分别换用中午、傍晚收集到的空气，重复实验。 （1） 步骤①中“? ”处应填入　 　。 （2）装置中玻璃管内发生的反应为 ，其基本反应类型为　 　。 （3）已知玻璃管内的气体体积为50mL，测算早晨空气中氧气含量时，装置内气体总体积减少 20mL，此时氧气的体积分数为　 　。 （4）小科对比三组实验数据，发现早晨空气中氧气含量最低，原因是　 　。 【答案】（1）气密性（2）化合反应（3）20%（4）植物在夜间只进行呼吸作用消耗氧气O2 2．（2025·绍兴模拟）食品脱氧剂的主要成分是铁粉，另有少量氯化钠等物质，其原理是利用铁生锈的原理除去氧气。有人认为氯化钠可以增强铁粉的除氧能力，即能将容器中的氧气浓度降到更低。为验证该说法是否正确，小敏利用一端塞有橡皮塞的玻璃管进行了如下实验： 实验组别 加入试剂 AO/毫米 AB/毫米 I 1克铁粉 500 101 Ⅱ 1克铁粉+少量氯化钠 500 104.5 ① 将1克铁粉(足量)迅速装入玻璃管，立即向管口注入一滴油将玻璃管密封，油滴的下端标为A，轻弹玻璃管使铁粉分布均匀且紧密，铁粉的上端标为O，如图甲所示。 ② 静置至油滴不再移动时，油滴的下端标为B，如图乙所示。 ③ 用刻度尺测量出AQ 段和AB段的长度，将数据记录在表格中。 ④ 另取1克铁粉与少量氯化钠，混合均匀后，重复上述实验。 （1） 实验中， 小敏将氧气消耗的量转化为　 　(选填“AO”、“BO”或“AB”)的长度。 （2）根据表中实验数据，可以得出的结论是：　 　。 （3）忽略铁粉之间混有的少量空气，根据实验Ⅱ的结果，可以测得空气中氧气的体积分数为　 　(精确到0.1%) 。 （4）小敏分别用脱氧剂和白磷来测定空气中氧气的含量，并用氧气传感器测得集气瓶中氧气的体积分数随时间的变化曲线如图丙所示。小敏认为用食品脱氧剂替换白磷进行该实验更有优势，他的理由是：　 　(写出一条)。 【答案】（1）AB（2）氯化钠可以增强铁粉的除氧能力（3）20.9%（4）操作简单、无污染、测量更精确 3．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，最终发现了氩气。 材料三：氮气是一种性质较不活泼的气体，在一定条件下，镁条能在氮气中燃烧。 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 氮气、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 【答案】（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 【解析】 （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。 4．为测定空气中氧气含量，某兴趣小组利用图甲装置进行实验，点燃使红磷燃烧，用传感器记录集气瓶中压强、温度随时间变化，绘制图像如图乙所示。 （1）根据图乙判断，实验中打开止水夹的时间是　 　时刻。 （2）图乙中，ab段气压变化的原因是　 　。 （3）该实验中若要寻找红磷的替代物，则红磷的替代物应满足的条件是　 　。 （4）请在图丙上画出实验过程中氧气的体积分数变化曲线。 【答案】（1）t3 （2）红磷燃烧放热使气体受热膨胀，气压变大。 （3）消耗氧气且不产生新的气体 （4） 【解析】【分析】（1）根据打开止水夹后水会倒吸乳集气瓶则气压会迅速变大分析； （2）根据燃烧放热分析气压变化； （3）根据红磷测定氧气含量会消耗氧气且生成物是固体分析； （4）根据气压变化分析氧气消耗的情况； 【解答】（1）如图所示，可知消耗氧气后会使瓶内压强变小，而在打开止水夹后水倒吸，则气压会迅速变大，因此在乙图中t3时间后压强曲线迅速增大，说明此时水倒吸即打开了止水夹，故填：t3； （2）如图，ab段气压增大，是由于红磷燃烧后虽消耗了氧气但会放出大量热，因此压强变大； （3）由于测定空气中氧气含量是根据压强的变化通过观察水吸入体积分析，因此替代物必须消耗氧气但不能产生新的气体； （4）如乙图所示，在实验开始阶段即第一个小格时间内，温度和压强均为改变，说明此时未发生反应则氧气的体积无变化此时氧气占空气总体积的21%，而从该点后稳定升高说明反应开始消耗氧气，氧气体积分数变小，由于最终t2时间点时温度最高说明此时反应完全，此时氧气的含量几乎为0，至t3时间点时几乎不变。故曲线为 5．（2024·瑞安模拟）利用图甲所示的教材装置测量空气中氧气的体积分数，选用红磷作为药品是最佳选择吗?某兴趣小组设计并开展了如下实验： ①准备如图乙的玻璃容器，顶部用密封盖密封后，将该容器浸没在水中。 ②将氧气传感器(能实时显示容器内氧气的体积分数)固定在容器内壁，并装入足量的红磷。 ③用激光笔点燃红磷，红磷剧烈燃烧，观察并记录氧气传感器所显示的氧气体积分数的变化情况。 ④用白磷替换红磷重复上步骤①~③。 ⑤换用食品脱氧剂(可以直接与氧气反应，无需点燃的物质)重复上述步骤①~③。 根据实验数据，分别绘制三种物质氧化时容器内氧气体积分数随时间的变化情况，如图丙所示。 （1）步骤①中将玻璃容器浸没水中的目的是　 　。 （2）装置甲中150毫升集气瓶中装入 的水，量筒内装有50毫升水，根据图丙的实验数据，用红磷做实验，理论上实验结束后量筒内剩余的水为　 　毫升。 （3）根据该兴趣小组的实验结果，用图甲装置测量空气中氧气的体积分数，你会选用哪种药品，并说明理由： 　 　。 【答案】（1）检查装置的气密性（2）33.2 （3）食品脱氧剂，因为食品脱氧剂能耗尽密闭容器内的氧气且不需要点燃，或白磷，因为白磷耗时最短，或红磷，因为红磷着火点、燃烧时间较适宜。 【解析】（1）步骤①中检查气密性时，将玻璃容器浸没水中，如果观察到容器内出现水或有气泡冒出，则说明气密性不好。 （2）装置甲内空气的体积为，根据丙图可知，使用红磷最终消耗的氧气体积为120mL×（21%-7%）=16.8mL，那么实验结束后量筒内剩余水的体积为50mL-16.8mL=33.2mL； （3）根据该兴趣小组的实验结果，用图甲装置测量空气中氧气的体积分数，①我会选择食品脱氧剂，因为食品脱氧剂能耗尽密闭容器内的氧气且不需要点燃，②我会选择白磷，因为食品脱氧，白磷耗时最短，③我会选择红磷，因为红磷着火点、燃烧时间较适宜。 6．（2024·舟山模拟）小科对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进：将数显设备、气压传感器和空气中氧气含量测量装置按如图甲所示连接：①检查该装置的气密性；②用大功率激光笔点燃红磷，红磷剧烈燃烧，观察并记录气压传感器所显示的压强变化情况； （1）如图甲中，对集气瓶内进行5等分的空间是指____（填字母） A．整个集气瓶的内部 B．集气瓶内水面以上部分 （2）如图乙是通过气压传感器测得的图像，BC段气压增大的主要原因是温度升高导致的气压变化量　 　（选填“大于”或“等于”或“小于”）氧气量减少导致的气压变化量。DE段的瓶内气压小于标准大气压的原因是　 　。 （3）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．未冷却至室温便打开止水夹 B．红磷量不足 C．氧气体积分数较低时红磷不能继续燃烧 【答案】（1）B （2）大于；红磷燃烧消耗了装置中的氧气，压强减小 （3）A；B；C 【解析】（1） 氧气约占空气体积的五分之一，故甲图中，对集气瓶内进行5等分的空间是指集气瓶内水面以上部分， 故选：B。 （2） 由于温度升高会使装置中的压强增大，而氧气量减小会使装置减小，又由于BC段气压增大，则说明温度升高导致的气压变化量大于氧气量减少导致的气压变化量。 DE段的瓶内气压小于标准大气压的原因是 红磷燃烧消耗了装置中的氧气，压强减小。 （3）A、未完全冷却到室温就读数会造成测定结果偏小，符合题意； B、燃烧匙中红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； C、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； 7．（2024·富阳模拟）某实验小组的同学利用如图所示装置测定空气中氧气体积分数。 步骤一：将集气瓶装满水，倒出200毫升的水到量筒中，用橡胶塞塞紧集气瓶。 步骤二：确保气密性良好后，通过脉冲点火器，在集气瓶内点燃红磷(足量)，待装置冷却到室温后，打开止水夹，读取量筒中剩余水的体积V毫升。 （1）为证实红磷燃烧发生了化学变化，需要获得的证据是　 　。(写一点即可) （2）步骤一中倒出200毫升水的目的是　 　 （3）利用上述数据和字母表示出该方法测得的空气中氧气体积分数为　 　 【答案】（1）有新的物质生成 （2）使集气瓶内含有200mL的空气 （3） 【解析】（1）有新物质生成的变化属于化学变化，为证红磷燃烧发生了化学变化，需要获得的证据是有新的物质生成。 （2）步骤一中倒出200毫升水的目的是使集气瓶内含有200mL的空气。 （3）消耗氧气的体积为：200mL-VmL，利用上述数据和字母表示出该方法测得的空气中氧气体积分数为。 8．（2024·杭州模拟）氧气是重要的化学物质。请回答下列问题： （1）实验室选用装置C制备氧气，则选用的药品是　 　。 （2）若利用D (盛放KMnO4固体)E装置制备、收集氧气，E中导管伸到接近集气瓶底部， 原因是　 　。 （3）用右图装置测定空气中氧气含量，集气瓶体积为250mL，量筒中盛入100mL水，用激光手电照射白磷， 白磷充分燃烧。燃烧后冷却至室温，打开止水夹，量筒内水体积约为60mL。 ①根据实验数据计算空气中氧气的体积分数为　 　。 ②请分析出现①计算结果的原因：　 　(写出1点)。 【答案】（1）过氧化氢溶液和二氧化锰 （2）有利于排尽集气瓶中的空气 （3）16%；白磷的量不足 【解析】 （1）装置C是固液常温型发生装置，实验室选用装置C制备氧气，则选用的药品是过氧化氢溶液和二氧化锰。 （2）若利用D（盛放KMnO4固体）E装置制备、收集氧气，氧气的密度比空气大，E中导管伸到接近集气瓶底部，原因是有利于排尽集气瓶中的空气。 （3）①根据实验数据，进入集气瓶的水的体积为：100mL-60mL=40mL，则瓶内消耗氧气的体积也为40mL，由此计算空气中氧气的体积分数为：。 ②氧气约占空气总体积的五分之一，出现①计算结果的原因可能是白磷的量不足，未能耗尽集气瓶内的氧气。 9．（2024·鹿城模拟）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　 　。 【答案】（1）红磷消耗氧气时生成物不是气体。（2） （3）往B 容器中加水，直到左右液面相平。 【解析】 （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，故答案为 红磷消耗氧气时生成物不是气体 ； （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 。 （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。 10．（2024·东阳模拟） 小金设计如图所示的实验装置来探究燃烧的条件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　 　(填写两个数字编号)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）小金多次重复上述实验，测得空气中氧气的体积分数远大于21%，原因是　 　。 【答案】（1）检查装置的气密性。 (或连接装置，关闭a，向外拉注射器活塞一段时间后，松手，活塞回到原处，说明装置不漏气 ) （2）3、4（3） （4）没有控制温度恢复到80摄氏度来测量体积 【解析】(1 )有气体反应或者产生的实验要进行装置气密性检查，即连接装置，关闭a，向外拉注射器活塞一段时间后，松手，活塞回到原处，说明装置不漏气 。 (2)步骤4中，注射器内的水的体积V1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： (V1-V2)/V1x100% . ( 3)小科多次重复上述实验，表明空气中氧气的体积分数远大于21% ， 没有控制温度恢复到80摄氏度来测量体积，导致瓶内压强偏小，V2偏小 。 11．（2024·浙江模拟）科学课堂上，科学兴趣小组开展了“测定空气中氧气含量”的实验活动。 （1）图甲装置的不足之处：燃烧和密闭不能同步，即将燃着的红磷伸进集气瓶的过程中，有一部分空气因受热膨胀而在瓶塞塞紧前就已经逸出。在其他操作均正确的情况下，会使测得氧气体积分数　 　(选填“大于”“等于”或“小于”)。 （2）图乙是图甲的改进装置。实验中观察到压强传感器示数随时间变化曲线如图丙所示，则a点前压强增大的原因是 　。 （3）查阅资料可知，在测定空气中氧气含量时，利用铁的缓慢氧化，可将空气中氧气含量消耗至0.2%。如图丁所示，将足量细铁丝固定于试管底部，并倒扣在装有水的烧杯中，充分反应后观察到的现象是　 　。 【答案】（1）大于 （2）红磷燃烧放出热量，造成装置内的气体受热膨胀，由此增大的气压大于消耗氧气减小的气压 （3）铁丝表面有红色物质生成，试管内液面上升，上升体积约占试管内空气总体积的 【解析】（1）根据题意，由于空气逸出造成装置内消耗氧气后的气压差增大，因此进入装置内的水超过装置内空气总体积的五分之一，故填：大于； （2）由于红磷燃烧时会放出热量是装置内的空气受热而膨胀，则会出现a点前的气压增大，故填： 红磷燃烧放出热量，造成装置内的气体受热膨胀，由此增大的气压大于消耗氧气减小的气压 ； （3）由于铁在潮湿的空气中易生锈消耗氧气，铁锈是红色的，而氧气体积约占空气总体积的五分之一，因此观察到的现象是： 铁丝表面有红色物质生成，试管内液面上升，上升体积约占试管内空气总体积的 12．（2024·文成模拟）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，实验装置如下图甲所示。 甲图 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 表乙 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，计算出氧气占空气的体积分数为。 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，实验结果如表乙所示。 （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　 　。（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。　 　。 【答案】（1）调节右管，使左右两管液面再次相平（2）（H-h）/H （3）滤纸袋，左管升高相同的液面所需的时间最短，说明氧气消耗越快，反应时间越短。 【解析】 （1） 步骤四：待液面不再变化， 记录数据前需先调节右管，使左右两管液面再次相平 。 （2） 步骤四中液面减少的高度即为消耗氧气体积，由此计算氧气占空气的体积分数 （H-h）/H 。 （3）由表中数据可知，用滤纸袋作负载材料时， 左管升高相同的液面所需的时间最短，说明氧气消耗越快，反应时间越短，所以用效果最好。 13．（2024·乐清模拟）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1/10，而实际操作中发现进入的水量约为1/5，请分析可能的原因　 　． 【答案】（1）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 （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，最终导致瓶内气压减小更多，吸入的液体量增加．（其它合理答案也可） 【解析】（1）如图所示，检查装置的气密性方法是： 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）红磷燃烧时与氧气反应生成五氧化二磷固体，无新气体生成，则消耗氧气后使装置内的气压减小，在气压差的作用下水倒吸，故填： 氧气被消耗，集气瓶内气体压强小于外界大气压 ； （3）如图所示，加入铁粉除氧剂的氧气消耗量比燃烧红磷的多，因此从实验结果的精确度角度分析，选择 铁粉除氧剂 ；故填： 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 ； （4）根据实际操作吸入水量比理论上多，可能是气压差增大，原因可能是： 红磷点燃伸入集气瓶的过程中时，部分空气受热膨胀逸出，最终导致瓶内气压减小更多，吸入的液体量增加．（其它合理答案也可） 14．（2024·北仑模拟）为验证空气中氧气的体积分数，小科按图甲所示的装置进行了多次实验，发现每次测得的氧气体积分数总是远小于21%，他认为误差主要由实验装置造成，于是改用图乙装置进行实验，步骤如下： ①连接装置并检查气密性。 ②在量筒内加入 100毫升的水。 ③在广口瓶中加入少量水，使瓶内空气体积为250毫升。 ④在燃烧匙内放入过量的红磷，塞紧瓶塞，关闭止水夹，接通电源使电烙铁发热，点燃红磷后，断开电源。 ⑤燃烧结束并充分冷却后，打开止水夹，待量筒内水面不再下降时，记录量筒内水的体积为65 毫升。 （1）小科按如甲装置进行实验时，将导管一端插入水中，打开止水夹，用手紧握广口瓶外壁，若观察到水中的导管口　 　，说明装置气密性良好。 （2）装置乙中使用电烙铁可以减小实验误差。与装置乙相比，装置甲需要打开瓶塞点燃红磷，若操作过慢，可能会导致瓶内空气外逸而使最终结果　 　（选填“偏大”“偏小”或“不变”） 。 （3）根据本实验数据，计算出空气中氧气的体积分数为　 　。 小科发现，测量结果与真实值仍有较大差距，查阅资料发现，引起本实验的误差除装置外，还与可燃物的性质有关。 【答案】（1）有气泡冒出（2）偏大（3）14% 【解析】（1）甲装置利用热胀冷缩原理检查装置气密性， 将导管一端插入水中，打开止水夹，用手紧握广口瓶外壁，若观察到水中的导管口有气泡冒出， 说明装置气密性良好。 （2） 装置甲需要打开瓶塞点燃红磷，若操作过慢，磷燃烧放热可能会导致瓶内空气外逸，从而使最终结果偏大。 （3） 瓶内空气体积为250毫升 ，实验时量筒内水减少体积即为空气体积，则空气中氧气体积分数为 15．小明认为教室内空气中氧气含量比室外低，于是想用红磷测定教室内空气中氧气的体积分数。老师告诉他，足量的红磷燃烧并不能耗尽空气中的氧气，建议用一氧化氮气体代替红磷进行实验。 在老师的指导下，小明进行如图所示实验：用注射器获取V1mL教室内的空气，通过导管缓缓地全部推入量筒，与量筒内足量的V2mL一氧化氮气体混合，待充分反应后，读出量筒中剩余气体体积为 V3mL。 说明：①V1、V2、V3都是在与教室气温、气压相同的状态下测得。 ②一氧化氮难溶于水，也不与水反应。 ③同温同压下，在氢氧化钠溶液参与下，4体积一氧化氮与3 体积氧气恰好完全反应，且产物能完全被溶液吸收。 （1）小明用气密性良好的注射器，获取V1mL教室内空气的具体操作是　 。 （2）实验测得教室内空气中氧气的体积分数为　 　(用V1、V2、V3表示)。 （3）小明提出，注射器内空气中的二氧化碳也会被氢氧化钠溶液吸收，从而影响实验结果。但老师指出，相比空气中的氧气含量，二氧化碳对实验结果的影响属于“次要因素”，不是“主要因素”，可忽略不计。还有许多科学实验中存在“主要因素”和“次要因素”，请再举一例并指明次要因素：　 　 。 【答案】（1）在教室外，将注射器活塞推到底，将注射器拿到教室，再慢慢拉动活塞至刻度为V1毫升处并密封（2）×100% （3）在探究影响重力势能大小的因素实验中，空气阻力是次要因素（合理即可） 【解析】（1）用气密性良好的注射器，获取V1毫升教室内空气的具体操作是在教室外，将注射器活塞推到底，将注射器拿到教室，再慢慢拉动活塞至刻度为V1毫升处并密封。 （2）用注射器获取V1毫升教室内的空气，通过导管缓缓地全部推入量筒，与量筒内足量的V2毫升一氧化氮气体混合，待充分反应后，读出量筒中剩余气体体积为V3毫升。则一共消耗一氧化氮和氧气体积=V1+V2-V3； 由题干信息：同温同压下，在氢氧化钠溶液参与下，4体积一氧化氮与3体积氧气恰好完全反应，且产物能完全被溶液吸收，所以氧气体积=（V1+V2-V3）； 教室内空气中氧气的体积分数=×100%=×100%。 （3）在探究影响重力势能大小的因素实验中，空气阻力是次要因素（其它合理答案也给分）。 16．（2024·宁波模拟）在测定“空气中氧气含量”时，老师提出不能用木条作燃料，因为它燃烧消耗氧气，产生等体积二氧化碳。小明为了验证这一说法，用了图甲所示装置。他选用木条和红磷进行对比，分别点燃后迅速塞入集气瓶中使其充分燃烧，火焰熄灭后，待到合适时间，打开止水夹，测量进入集气瓶中水的体积，重复三次实验后得到表1数据。 表1 燃料 水进入的体积(mL) 占集气瓶体积比例 第一次 第二次 第三次 平均值 木条 41 21 32 31.3 18.5% 红磷 43 42 40 41.7 24.7% 表2 燃料 水进入的体积(mL) 占集气瓶体积比例 第一次 第二次 第三次 平均值 木炭 6.8 7.1 7.2 7 4.1% 小明观察到每次燃着的木条放入集气瓶时的火焰大小不同，水进入的体积也不同。他猜想：木条燃烧时产生的火焰会“烧掉”瓶内其他气体，火焰越大，气体被“烧掉”越多。查阅资料后﹐他改用燃烧时几乎没有火焰的木炭作为燃料，得到表2数据。 （1）实验中待到“合适时间”指的是　 　。 （2）分析表中数据，支持小明猜想的证据是　 　。 （3）小红指出木条燃烧后有水进入，是因为瓶中气体受热外逸。于是小明又做了相关实验，认对比甲、乙或乙、丙都能知道是否有“烧掉”其他气体。请你选择其中一种方案，判断其可行性说明理由：　 　。 【答案】（1）温度冷却至室温 （2）术炭作为燃料进入的水远小于木条的 （3）)我认为甲，乙对比是不可行的，时为存在2个变量。甲存在气体外逸的可能，而乙不会外逸；同时无法控制乙组火焰和甲组相同(成我认为乙、丙对比是可行的，因为装置在密封的情况下不会出现气林外逸的情况，若最终乙、丙装置进入的水量相同，则能否定小红猜想 【解析】 （1）木条和红磷燃烧时都消耗氧气气压减小，但同时放出热量气体膨胀，因此要等到温度冷却至室温测量才准确。 （2）木条作为燃料水进入的体积占集气瓶体积比例为18.5%，而木炭作为燃料水进入的体积占集气瓶体积比例为4.1%，二者进入水体积不同，说明小明猜想成立。 （3）甲、乙对比是不可行的，因为存在两个变量，甲存在气体外逸的可能，而乙是密封装置不会外逸，同时无法控制乙组火焰和甲组相同，因为火焰大小不同，水进入的体积也不同。 17．（2023·金华）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，发现进人集气瓶的水量低于”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，你认为是哪位同学的观点？　 　(选填”甲”“乙”“丙”或”丁”)； （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）小金同学认为，图乙实验装置还需在橡皮管处补充一个止水夹，请表达你的观点及理由　 　； （4）[问题反思]小组同学多次实验，测量值总是小于。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。 [方案迭代]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。 经多次实验后，测得空气中氧气的体积分数均约占。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。 【答案】（1）乙 （2）A；B；C （3）不需要，因为两边导管均已伸到液面以下，已起到液封作用( （4）用暧宝宝能更充分消耗氧气(合理即可) 【解析】（1） 乙同学提出将燃烧匙伸入集气瓶瞬间，部分空气逸出的原因会造成结果偏大； （2）图乙中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，A正确； 图乙装置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 ，B正确； 改用量筒内水的体积变化来确定消耗氧气的体积，比图甲中瓶内五等份的刻度能使测量结果更精准 ，C正确；该实验中并未吸收产生的物质，且白磷燃烧放出大量热会使装置内压强增大，不能缓冲压强，没有彻底解决实验的安全性问题，D错误； （3） 因为两边导管均已伸到液面以下，已起到液封作用 ，所以 图乙实验装置不需要在橡皮管处补充一个止水夹 ； （4）图丙方案中用暧宝宝能更充分消耗氧气 ， 比图甲方案测定结果更精准 。 18．（2023·宁波模拟）据了解，正常人的血氧饱和度在95%以上。某同学用家用制氧机(如图1)制取并收集了一袋氧气，为探究氧气浓度，兴趣小组同学设计了如图2所示装置来测定氧气的含量。实验步骤如下： 图1 图2 ①连接仪器， ②加入药品，将装置固定。 ③打开止水夹a和b，向A中缓慢通人一定量气体，露出白磷后，关闭止水夹a和b，此时，A中水进入到B中，测得B中水的体积为210 mL。 ④用凸透镜聚光引燃白磷。 ⑤待白磷熄灭并冷却到室温，打开止水夹b，B中水倒吸进入A中，测得量筒中的体积变为42mL。. ⑥计算小组同学所带气体中氧气的体积分数。 （1）将①中的带“　 　”的实验步骤补充完整： （2）步骤③露出白磷后，并没有马上燃烧，因为　 　。 （3）经测定小组同学所带气体中氧气的体积分数为　 　。 （4）下列有关这个实验的说法中，正确的有____。 A．步骤③中，仰视量筒读数会使测得水的体积数值偏低 B．步骤④中，白磷燃烧时要保持关闭止水夹A和B C．步骤⑤中，未冷却至室温会使测得的小组同学所带气体中氧气的含量偏高 【答案】（1）检查装置气密性 （2）温度未达到着火点 （3）80% （4）A；B 【解析】（1）该实验需在密闭装置中进行，加入药品前要先检查装置气密性； （2） 步骤③露出白磷后，并没有马上燃烧，因为温度未达到白磷着火点； （3）白磷燃烧后，B中水倒吸进入A中，测得量筒中水的体积由210mL变为42mL，B减少水的体积即为氧气体积，则氧气体积分数为。 （4）③中仰视读数会使B中测得水的体积偏低，实际体积偏高，A正确；白磷燃烧时会放热，会防止气体逸出，要关闭止水夹A和B，B正确；未冷却至室温会使测得的小组同学所带气体中氧气的含量偏低，C错误； 19．（2023·永嘉模拟）小明用如图甲装置进行实验操作：点燃足量红磷后迅速塞入集气瓶中使其充分燃烧，火焰熄灭后，待到合适时间，打开止水夹，测出进入集气瓶中水的体积，再重复两次实验，测出空气中氧气的体积分数为24.7%。他认为是燃烧的红磷伸入集气瓶时导致空气外溢使测量值偏大，于是设计了如图乙所示的装置进行实验，测得空气中氧气的体积分数明显变小。 燃料 水进入的体积（毫升） 占集气瓶 体积比例 第1次 第2次 第3次 平均值 木条 41 21 32 31.3 18.5% 木炭 6.8 7.1 7.2 7 4.1% （1）实验中待到“合适时间"指得是　 　。 （2）对比甲、乙装置的实验及结果，可证明小明的观点。主要原因是　 　。 （3）小红用图甲装置再进行如下操作：依次用木条、木炭(几乎无火焰)代替红磷，重复红磷的实验操作，数据记录如上表。基于上述数据并结合所学知识，解释小红的实验结果为何支持小明的观点。　 　。 【答案】（1）温度冷却至室温 （2）甲中空气外溢，乙中无气体外溢 （3）木条、木炭燃烧产生的是CO2能抵消O2的减少，瓶内外没有气压差，水不会压入。实验中不仅有水压入，带火焰的木条多于无火焰的木炭，说明点燃会使瓶内气体外溢 【解析】（1）实验中，红磷燃烧会放出大量热，使瓶内空气热胀冷缩，如果没有冷却至室温就打开止水夹，会使水分进入集气瓶的量变少，使实验结果存在误差。 （2）甲装置的操作是点燃足量红磷后迅速塞入集气瓶中使其充分燃烧，在伸入集气瓶过程中可能会造成空气外溢。而乙装置直接在瓶内点燃红磷，不存在气体外溢的情况。 （3）依据表格数据可知，用木条和木炭进行实验也会导致水进入集气瓶，但是木条、木炭燃烧产生的是CO2不会导致由于O2的减少使瓶内外没有气压差，因此水进入集气瓶的方式与红磷燃烧的结果不同。实验中不仅有水压入，带火焰的木条多于无火焰的木炭，说明点燃会使瓶内气体外溢。 20．（2023·龙湾模拟）某兴趣小组在学习了测定空气中氧气的体积分数后，想进一步探究人体呼出气体中氧气的体积分数，在老师的指导下，他们进行如下实验(装置如图甲) ： 步骤一：用注射器收集V1毫升的呼出气体，打开止水夹A、B，缓慢推动活塞将气体全部推入集气瓶中。 步骤二：待集气瓶内液面稳定后，记录量筒内液体体积为V2毫升，且此时集气瓶中液面低于燃烧匙(如图乙)。 步骤三：关闭止水夹A、B，向集气瓶外的烧杯中倒入沸水，使白磷燃烧。 步骤四：待燃烧结束且冷却后，打开止水夹B，使瓶内外气压相等，记录量筒内液体体积为V3毫升。 步骤五：重复实验，测得呼出气体中氧气的体积分数。 （1）实验步骤四后，集气瓶中残留的气体主要为氮气，请结合本实验目的，推测氮气具有的化学性质有　 　。 （2）实验测得人体呼出气体中氧气的体积分数为　 　。(用 V1、V2、V3表示) （3）小龙认为将实验中的氢氧化钠溶液换成水也可完成上述实验，请结合所学知识判断换水进行实验对实验结果是否会有影响，并说明理由。　 　。 【答案】（1）氮气不能和氢氧化钠溶液反应 （2） （3）不会有影响，虽然水吸收二氧化碳的能力较弱，使测量值V2和V3增大，但V2和V3的差值不变，差值表示人体呼出气体中氧气的体积，因此不会影响实验结果 【解析】（1） 实验结束后集气瓶中残留的气体主要为氮气， 说明氮气不能和氢氧化钠溶液反应； （2）量筒内减少的水的体积即为氧气的体积，由实验数据可知，人体呼出气体中氧气体积分数为 ； （3）实验是利用磷燃烧消耗氧气，水补充减少气体体积，且补充水的体积等于氧气体积，所以将氢氧化钠变成水，不会影响氧气含量测定。 21．（2023·宁波模拟）自2019年年末出现“新冠感染”以来，对解决重症患者的呼吸困难，采用了经鼻高流量吸氧装置，使病人呼吸很快得到改善，舒适度也得到了大大提高。某兴趣小组欲用家用制氧机(图1)模拟制取“高流量氧气”并开展相关探究： [实验一]测定“高流量氧”中氧气的含量 用如图3装置测定“高流量氧”中氧气的含量(集气瓶中“高流量氧”体积为100mL，底部残留少量水，燃烧匙内有足量红磷)，操作如下：Ⅰ.往量筒内加入适量水，读出量筒内水的体积为V1=60mL；Ⅱ.用电点火装置点燃红磷，充分反应；Ⅲ.打开止水夹，待右侧量筒内液面不再变化时，排出气球中的气体(挤回集气瓶)，调节两边液面相平，读出量筒内水的体积为V2=33mL。 回答问题： （1）实验前，用排水法收集气体应从装置图2中的管　 　(填“a”或“b")通入。 （2）本次实验测得“高流量氧”中氧气的含量为　 　。 （3）若读取V1时俯视，则读取量筒中水的体积比实际水的体积 　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 （4）[实验二]研究“高流量氧”的应用：通过重油、褐煤在不同氧气含量中燃烧产生的温度和烟气的排放实验，绘制出如图4和图5：结合图4和图5，简述“高流量氧”在燃料燃烧中的价值是　 　。 【答案】（1）b（2）27%（3）偏大 （4）氧气含量越高，燃烧产生的温度越高，能量利用率越高，而且烟气排放少，污染少 【解析】（1） 氧气密度小于水，实验前，用排水法收集气体应从装置图2中的管b通入。 （2）本次实验量筒内减少水的体积即为氧气体积，测得“高流量氧”中氧气的含量为. （3） 若读取V1时俯视，则读取量筒中水的体积比实际水的体积偏大。 （4）由图示可知， 燃料燃烧时氧气含量越高，燃烧产生的温度越高，能量利用率越高，而且烟气排放少，污染少 。 22．（2022·温州模拟）《科学》课本上用图1的装置来测定空气中氧气的体积分数。小温尝试用其他装置进行测定，实验装置如图2所示。步骤大致如下： ①组装器材并检查装置的气密性。. ②取一只两端开口的标有刻度的玻璃管，在其刻度起始处标记为0 ③往大试管中加铁屑，往长颈漏斗中加入稀硫酸 ④将水槽中的玻璃导管露出水面，点燃气体，再把玻璃管快速罩在火焰上面，使0刻度线对准水面，迅速塞紧橡皮塞使顶端封闭。 ⑤火焰熄灭后， 。 ⑥用湿毛巾包裹玻璃管，一段时间后，读数。 （1）请将步骤⑤补充完整：　 　。 （2）湿毛巾的作用是　 　。 （3）若该实验测得的空气中氧气的体积分数大于1/5，可能的原因是　 　。 【答案】（1）及时(立即)关闭止水夹(没有及时或立即扣一分) （2）降低玻璃管内气体温度；加快玻璃管内水蒸气液化； （3）橡皮塞塞得不及时，管内空气受热逸出了；氢气燃烧，放出大量热。管内气压急剧升高，气体从底部逸出。(写出一点即可) 【解析】（1）由操作步骤可知， 火焰熄灭后， 要及时(立即)关闭止水夹，然后用湿毛巾包裹玻璃管，一段时间后，读数； （2）实验中湿毛巾是为了降低玻璃管内气体温度，加快玻璃管内水蒸气液化； （3） 橡皮塞塞得不及时，管内空气受热逸出了；氢气燃烧，放出大量热。管内气压急剧升高，气体从底部逸出等都会使测得空气中氧气的体积分数大于五分之一。 故答案为：（1） 及时(立即)关闭止水夹；（2） 降低玻璃管内气体温度；加快玻璃管内水蒸气液化； （3） 橡皮塞塞得不及时，管内空气受热逸出了；氢气燃烧，放出大量热。管内气压急剧升高，气体从底部逸出。(写出一点即可) 。 23．（2022·江山模拟）为验证空气中氧气的体积分数，小科按照如甲图所示的装置进行实验，其中燃烧匙内的红磷用大功率激光笔点燃，集气瓶内的气压用气压测量仪测定，瓶内气压变化如乙图所示。 （1）甲图中，对集气瓶内进行5等分的空间是指 (填字母)。 A．整个集气瓶的内部 B．集气瓶内水面以上部分 （2）乙图中，t1时刻后的一.段时间内气压显著增加，其原因是　 　。 （3）小江对该装置进行了一定的改进(丙图)，导管伸入集气瓶内的水面以下，并且去掉止水夹，其它装置和相应操作均不变。改进后，重新做实验。请你对实验改进后与实验改进前，t1时刻后的一段时间内气压变化情况作一比较并作出解释。 【答案】（1）B （2）红磷燃烧放出大量热量，使密闭装置内气体温度急剧升高，气压增大 （3）改进后，瓶内气压升高幅度减小。因为，导管伸入瓶内水面以下，气体膨胀时会将瓶内的水压入导管，具有缓冲作用。 【解析】（1） 甲图中，对集气瓶内进行5等分的空间是指空气所占空间，即集气瓶内水面以上部分，故选B； （2）因红磷燃烧放出大量热量，使密闭装置内气体温度急剧升高，气压增大，所以t1时刻后的一.段时间内气压显著增加； （3）改进后，导管伸入瓶内水面以下，气体膨胀时会将瓶内的水压入导管，具有缓冲作用，所以 瓶内气压升高幅度减小。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题11 空气中氧气含量测定实验 一、实验原理与核心拓展 （一）基础实验原理 1、燃烧法原理 核心：利用物质在密闭容器中燃烧消耗氧气，通过气体体积变化间接测定氧气含量。例如红磷燃烧： 生成固体五氧化二磷，使容器内压强减小，水进入的体积即为氧气体积。 耗氧剂选择标准：只与氧气反应，生成物为固体或液体（如红磷、白磷、铜丝）； 不与其他气体（如氮气）反应。 2、关键步骤 暗处理：部分实验需提前消耗有机物（如植物实验中不适用）； 冷却至室温：防止气体膨胀导致测量误差。 （二）实验拓展方向 1、耗氧剂改进 白磷：可在水下燃烧，装置更密闭（如利用凸透镜聚焦阳光点燃）。 铜丝：加热条件下与氧气反应生成氧化铜，适合定量实验。 铁粉生锈：缓慢反应，需长时间观察（如暖宝宝贴实验）。 2、装置优化 双注射器法：通过推拉活塞确保氧气充分反应，减少误差。 传感器技术：用氧气传感器实时监测浓度变化，结果更精确。 3、误差分析拓展 环境因素：温度、湿度影响反应速率； 气密性：装置漏气导致结果偏小 一、常见题型与案例 （一）验证性实验设计 例1：经典红磷法： 步骤： ① 检查装置气密性； ② 点燃红磷后迅速伸入集气瓶； ③ 冷却后打开止水夹，观察水面上升约1/5。 结论：氧气约占空气体积的1/5。 例2：铜丝加热法： 设计：加热铜丝至红热，反复推拉注射器使氧气充分反应→冷却后读取气体体积变化。 （二）误差分析题 结果偏小：红磷不足、未冷却读数、装置漏气。 结果偏大：燃烧匙伸入过慢、弹簧夹未夹紧导致气体逸出。 （三）条件探究题 例3：不同耗氧剂对比： 对比红磷、硫粉、木炭的实验结果→结论：硫粉生成气体需用NaOH吸收，木炭需碱性溶液吸收CO₂。 （四）数据图表题 曲线分析：氧气浓度随时间变化曲线→识别反应终点、分析温度影响。 二、答题策略与易错点 1、实验设计规范 变量控制：明确自变量（耗氧剂种类）、因变量（水面上升体积）、无关变量（容器容积、温度）。 对照设置：空白对照（如未点燃红磷组）、自身对照（同一容器反应前后）。 2、高频易错点 未描述气密性检查：直接操作导致结论不可靠。 混淆结论与现象：如“水上升1/5”是现象，需推导为“氧气占比1/5”。 忽略生成物状态：使用硫粉或木炭未说明吸收剂导致错误。 3、结论表述技巧 避免绝对化：“实验条件下氧气约占1/5”而非“空气中氧气一定占1/5 1．（2025·嘉兴模拟） 小科发现人们喜欢在清晨锻炼，父母告诉他是因为早晨空气中氧气含量高，小科对此表示质疑。他利用如图装置分别测定了公园某处早、中、晚空气中氧气的含量。 实验的操作步骤如下： ①连接装置，并检查装置的 ? 。 ②将足量铜粉装入玻璃管中，将两支注射器活塞都置于 25mL处。 ③在装置中加入早晨收集到的空气，点燃酒精灯，缓慢推拉两侧注射器活塞直至充分反应，熄灭酒精灯。冷却到室温后读取数据。 ④分别换用中午、傍晚收集到的空气，重复实验。 （1） 步骤①中“? ”处应填入　 　。 （2）装置中玻璃管内发生的反应为 ，其基本反应类型为　 　。 （3）已知玻璃管内的气体体积为50mL，测算早晨空气中氧气含量时，装置内气体总体积减少 20mL，此时氧气的体积分数为　 　。 （4）小科对比三组实验数据，发现早晨空气中氧气含量最低，原因是　 　。 2．（2025·绍兴模拟）食品脱氧剂的主要成分是铁粉，另有少量氯化钠等物质，其原理是利用铁生锈的原理除去氧气。有人认为氯化钠可以增强铁粉的除氧能力，即能将容器中的氧气浓度降到更低。为验证该说法是否正确，小敏利用一端塞有橡皮塞的玻璃管进行了如下实验： 实验组别 加入试剂 AO/毫米 AB/毫米 I 1克铁粉 500 101 Ⅱ 1克铁粉+少量氯化钠 500 104.5 ① 将1克铁粉(足量)迅速装入玻璃管，立即向管口注入一滴油将玻璃管密封，油滴的下端标为A，轻弹玻璃管使铁粉分布均匀且紧密，铁粉的上端标为O，如图甲所示。 ② 静置至油滴不再移动时，油滴的下端标为B，如图乙所示。 ③ 用刻度尺测量出AQ 段和AB段的长度，将数据记录在表格中。 ④ 另取1克铁粉与少量氯化钠，混合均匀后，重复上述实验。 （1） 实验中， 小敏将氧气消耗的量转化为　 　(选填“AO”、“BO”或“AB”)的长度。 （2）根据表中实验数据，可以得出的结论是：　 　。 （3）忽略铁粉之间混有的少量空气，根据实验Ⅱ的结果，可以测得空气中氧气的体积分数为　 　(精确到0.1%) 。 （4）小敏分别用脱氧剂和白磷来测定空气中氧气的含量，并用氧气传感器测得集气瓶中氧气的体积分数随时间的变化曲线如图丙所示。小敏认为用食品脱氧剂替换白磷进行该实验更有优势，他的理由是：　 　(写出一条)。 3．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，最终发现了氩气。 材料三：氮气是一种性质较不活泼的气体，在一定条件下，镁条能在氮气中燃烧。 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 氮气、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．为测定空气中氧气含量，某兴趣小组利用图甲装置进行实验，点燃使红磷燃烧，用传感器记录集气瓶中压强、温度随时间变化，绘制图像如图乙所示。 （1）根据图乙判断，实验中打开止水夹的时间是　 　时刻。 （2）图乙中，ab段气压变化的原因是　 　。 （3）该实验中若要寻找红磷的替代物，则红磷的替代物应满足的条件是　 　。 （4）请在图丙上画出实验过程中氧气的体积分数变化曲线。 5．（2024·瑞安模拟）利用图甲所示的教材装置测量空气中氧气的体积分数，选用红磷作为药品是最佳选择吗?某兴趣小组设计并开展了如下实验： ①准备如图乙的玻璃容器，顶部用密封盖密封后，将该容器浸没在水中。 ②将氧气传感器(能实时显示容器内氧气的体积分数)固定在容器内壁，并装入足量的红磷。 ③用激光笔点燃红磷，红磷剧烈燃烧，观察并记录氧气传感器所显示的氧气体积分数的变化情况。 ④用白磷替换红磷重复上步骤①~③。 ⑤换用食品脱氧剂(可以直接与氧气反应，无需点燃的物质)重复上述步骤①~③。 根据实验数据，分别绘制三种物质氧化时容器内氧气体积分数随时间的变化情况，如图丙所示。 （1）步骤①中将玻璃容器浸没水中的目的是　 　。 （2）装置甲中150毫升集气瓶中装入 的水，量筒内装有50毫升水，根据图丙的实验数据，用红磷做实验，理论上实验结束后量筒内剩余的水为　 　毫升。 （3）根据该兴趣小组的实验结果，用图甲装置测量空气中氧气的体积分数，你会选用哪种药品，并说明理由： 　 　。 6．（2024·舟山模拟）小科对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进：将数显设备、气压传感器和空气中氧气含量测量装置按如图甲所示连接：①检查该装置的气密性；②用大功率激光笔点燃红磷，红磷剧烈燃烧，观察并记录气压传感器所显示的压强变化情况； （1）如图甲中，对集气瓶内进行5等分的空间是指____（填字母） A．整个集气瓶的内部 B．集气瓶内水面以上部分 （2）如图乙是通过气压传感器测得的图像，BC段气压增大的主要原因是温度升高导致的气压变化量　 　（选填“大于”或“等于”或“小于”）氧气量减少导致的气压变化量。DE段的瓶内气压小于标准大气压的原因是　 　。 （3）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．未冷却至室温便打开止水夹 B．红磷量不足 C．氧气体积分数较低时红磷不能继续燃烧 7．（2024·富阳模拟）某实验小组的同学利用如图所示装置测定空气中氧气体积分数。 步骤一：将集气瓶装满水，倒出200毫升的水到量筒中，用橡胶塞塞紧集气瓶。 步骤二：确保气密性良好后，通过脉冲点火器，在集气瓶内点燃红磷(足量)，待装置冷却到室温后，打开止水夹，读取量筒中剩余水的体积V毫升。 （1）为证实红磷燃烧发生了化学变化，需要获得的证据是　 　。(写一点即可) （2）步骤一中倒出200毫升水的目的是　 　 （3）利用上述数据和字母表示出该方法测得的空气中氧气体积分数为　 　 8．（2024·杭州模拟）氧气是重要的化学物质。请回答下列问题： （1）实验室选用装置C制备氧气，则选用的药品是　 　。 （2）若利用D (盛放KMnO4固体)E装置制备、收集氧气，E中导管伸到接近集气瓶底部， 原因是　 　。 （3）用右图装置测定空气中氧气含量，集气瓶体积为250mL，量筒中盛入100mL水，用激光手电照射白磷， 白磷充分燃烧。燃烧后冷却至室温，打开止水夹，量筒内水体积约为60mL。 ①根据实验数据计算空气中氧气的体积分数为　 　。 ②请分析出现①计算结果的原因：　 　(写出1点)。 9．（2024·鹿城模拟）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　 　。 10．（2024·东阳模拟） 小金设计如图所示的实验装置来探究燃烧的条件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　 　(填写两个数字编号)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）小金多次重复上述实验，测得空气中氧气的体积分数远大于21%，原因是　 　。 11．（2024·浙江模拟）科学课堂上，科学兴趣小组开展了“测定空气中氧气含量”的实验活动。 （1）图甲装置的不足之处：燃烧和密闭不能同步，即将燃着的红磷伸进集气瓶的过程中，有一部分空气因受热膨胀而在瓶塞塞紧前就已经逸出。在其他操作均正确的情况下，会使测得氧气体积分数　 　(选填“大于”“等于”或“小于”)。 （2）图乙是图甲的改进装置。实验中观察到压强传感器示数随时间变化曲线如图丙所示，则a点前压强增大的原因是 　。 （3）查阅资料可知，在测定空气中氧气含量时，利用铁的缓慢氧化，可将空气中氧气含量消耗至0.2%。如图丁所示，将足量细铁丝固定于试管底部，并倒扣在装有水的烧杯中，充分反应后观察到的现象是　 　。 12．（2024·文成模拟）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，实验装置如下图甲所示。 甲图 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 表乙 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，计算出氧气占空气的体积分数为。 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，实验结果如表乙所示。 （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　 　。（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。　 。 13．（2024·乐清模拟）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1/10，而实际操作中发现进入的水量约为1/5，请分析可能的原因　 　． 14．（2024·北仑模拟）为验证空气中氧气的体积分数，小科按图甲所示的装置进行了多次实验，发现每次测得的氧气体积分数总是远小于21%，他认为误差主要由实验装置造成，于是改用图乙装置进行实验，步骤如下： ①连接装置并检查气密性。 ②在量筒内加入 100毫升的水。 ③在广口瓶中加入少量水，使瓶内空气体积为250毫升。 ④在燃烧匙内放入过量的红磷，塞紧瓶塞，关闭止水夹，接通电源使电烙铁发热，点燃红磷后，断开电源。 ⑤燃烧结束并充分冷却后，打开止水夹，待量筒内水面不再下降时，记录量筒内水的体积为65 毫升。 （1）小科按如甲装置进行实验时，将导管一端插入水中，打开止水夹，用手紧握广口瓶外壁，若观察到水中的导管口　 　，说明装置气密性良好。 （2）装置乙中使用电烙铁可以减小实验误差。与装置乙相比，装置甲需要打开瓶塞点燃红磷，若操作过慢，可能会导致瓶内空气外逸而使最终结果　 　（选填“偏大”“偏小”或“不变”） 。 （3）根据本实验数据，计算出空气中氧气的体积分数为　 　。 小科发现，测量结果与真实值仍有较大差距，查阅资料发现，引起本实验的误差除装置外，还与可燃物的性质有关。 15．小明认为教室内空气中氧气含量比室外低，于是想用红磷测定教室内空气中氧气的体积分数。老师告诉他，足量的红磷燃烧并不能耗尽空气中的氧气，建议用一氧化氮气体代替红磷进行实验。 在老师的指导下，小明进行如图所示实验：用注射器获取V1mL教室内的空气，通过导管缓缓地全部推入量筒，与量筒内足量的V2mL一氧化氮气体混合，待充分反应后，读出量筒中剩余气体体积为 V3mL。 说明：①V1、V2、V3都是在与教室气温、气压相同的状态下测得。 ②一氧化氮难溶于水，也不与水反应。 ③同温同压下，在氢氧化钠溶液参与下，4体积一氧化氮与3 体积氧气恰好完全反应，且产物能完全被溶液吸收。 （1）小明用气密性良好的注射器，获取V1mL教室内空气的具体操作是　 。 （2）实验测得教室内空气中氧气的体积分数为　 　(用V1、V2、V3表示)。 （3）小明提出，注射器内空气中的二氧化碳也会被氢氧化钠溶液吸收，从而影响实验结果。但老师指出，相比空气中的氧气含量，二氧化碳对实验结果的影响属于“次要因素”，不是“主要因素”，可忽略不计。还有许多科学实验中存在“主要因素”和“次要因素”，请再举一例并指明次要因素：　 　 。 16．（2024·宁波模拟）在测定“空气中氧气含量”时，老师提出不能用木条作燃料，因为它燃烧消耗氧气，产生等体积二氧化碳。小明为了验证这一说法，用了图甲所示装置。他选用木条和红磷进行对比，分别点燃后迅速塞入集气瓶中使其充分燃烧，火焰熄灭后，待到合适时间，打开止水夹，测量进入集气瓶中水的体积，重复三次实验后得到表1数据。 表1 燃料 水进入的体积(mL) 占集气瓶体积比例 第一次 第二次 第三次 平均值 木条 41 21 32 31.3 18.5% 红磷 43 42 40 41.7 24.7% 表2 燃料 水进入的体积(mL) 占集气瓶体积比例 第一次 第二次 第三次 平均值 木炭 6.8 7.1 7.2 7 4.1% 小明观察到每次燃着的木条放入集气瓶时的火焰大小不同，水进入的体积也不同。他猜想：木条燃烧时产生的火焰会“烧掉”瓶内其他气体，火焰越大，气体被“烧掉”越多。查阅资料后﹐他改用燃烧时几乎没有火焰的木炭作为燃料，得到表2数据。 （1）实验中待到“合适时间”指的是　 　。 （2）分析表中数据，支持小明猜想的证据是　 　。 （3）小红指出木条燃烧后有水进入，是因为瓶中气体受热外逸。于是小明又做了相关实验，认对比甲、乙或乙、丙都能知道是否有“烧掉”其他气体。请你选择其中一种方案，判断其可行性说明理由：　 　。 17．（2023·金华）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，发现进人集气瓶的水量低于”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，你认为是哪位同学的观点？　 　(选填”甲”“乙”“丙”或”丁”)； （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）小金同学认为，图乙实验装置还需在橡皮管处补充一个止水夹，请表达你的观点及理由　 　； （4）[问题反思]小组同学多次实验，测量值总是小于。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。 [方案迭代]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。 经多次实验后，测得空气中氧气的体积分数均约占。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。 18．（2023·宁波模拟）据了解，正常人的血氧饱和度在95%以上。某同学用家用制氧机(如图1)制取并收集了一袋氧气，为探究氧气浓度，兴趣小组同学设计了如图2所示装置来测定氧气的含量。实验步骤如下： 图1 图2 ①连接仪器， ②加入药品，将装置固定。 ③打开止水夹a和b，向A中缓慢通人一定量气体，露出白磷后，关闭止水夹a和b，此时，A中水进入到B中，测得B中水的体积为210 mL。 ④用凸透镜聚光引燃白磷。 ⑤待白磷熄灭并冷却到室温，打开止水夹b，B中水倒吸进入A中，测得量筒中的体积变为42mL。. ⑥计算小组同学所带气体中氧气的体积分数。 （1）将①中的带“　 　”的实验步骤补充完整： （2）步骤③露出白磷后，并没有马上燃烧，因为　 　。 （3）经测定小组同学所带气体中氧气的体积分数为　 　。 （4）下列有关这个实验的说法中，正确的有____。 A．步骤③中，仰视量筒读数会使测得水的体积数值偏低 B．步骤④中，白磷燃烧时要保持关闭止水夹A和B C．步骤⑤中，未冷却至室温会使测得的小组同学所带气体中氧气的含量偏高 19．（2023·永嘉模拟）小明用如图甲装置进行实验操作：点燃足量红磷后迅速塞入集气瓶中使其充分燃烧，火焰熄灭后，待到合适时间，打开止水夹，测出进入集气瓶中水的体积，再重复两次实验，测出空气中氧气的体积分数为24.7%。他认为是燃烧的红磷伸入集气瓶时导致空气外溢使测量值偏大，于是设计了如图乙所示的装置进行实验，测得空气中氧气的体积分数明显变小。 燃料 水进入的体积（毫升） 占集气瓶 体积比例 第1次 第2次 第3次 平均值 木条 41 21 32 31.3 18.5% 木炭 6.8 7.1 7.2 7 4.1% （1）实验中待到“合适时间"指得是　 　。 （2）对比甲、乙装置的实验及结果，可证明小明的观点。主要原因是　 　。 （3）小红用图甲装置再进行如下操作：依次用木条、木炭(几乎无火焰)代替红磷，重复红磷的实验操作，数据记录如上表。基于上述数据并结合所学知识，解释小红的实验结果为何支持小明的观点。　 　。 20．（2023·龙湾模拟）某兴趣小组在学习了测定空气中氧气的体积分数后，想进一步探究人体呼出气体中氧气的体积分数，在老师的指导下，他们进行如下实验(装置如图甲) ： 步骤一：用注射器收集V1毫升的呼出气体，打开止水夹A、B，缓慢推动活塞将气体全部推入集气瓶中。 步骤二：待集气瓶内液面稳定后，记录量筒内液体体积为V2毫升，且此时集气瓶中液面低于燃烧匙(如图乙)。 步骤三：关闭止水夹A、B，向集气瓶外的烧杯中倒入沸水，使白磷燃烧。 步骤四：待燃烧结束且冷却后，打开止水夹B，使瓶内外气压相等，记录量筒内液体体积为V3毫升。 步骤五：重复实验，测得呼出气体中氧气的体积分数。 （1）实验步骤四后，集气瓶中残留的气体主要为氮气，请结合本实验目的，推测氮气具有的化学性质有　 　。 （2）实验测得人体呼出气体中氧气的体积分数为　 　。(用 V1、V2、V3表示) （3）小龙认为将实验中的氢氧化钠溶液换成水也可完成上述实验，请结合所学知识判断换水进行实验对实验结果是否会有影响，并说明理由。　 　。 21．（2023·宁波模拟）自2019年年末出现“新冠感染”以来，对解决重症患者的呼吸困难，采用了经鼻高流量吸氧装置，使病人呼吸很快得到改善，舒适度也得到了大大提高。某兴趣小组欲用家用制氧机(图1)模拟制取“高流量氧气”并开展相关探究： [实验一]测定“高流量氧”中氧气的含量 用如图3装置测定“高流量氧”中氧气的含量(集气瓶中“高流量氧”体积为100mL，底部残留少量水，燃烧匙内有足量红磷)，操作如下：Ⅰ.往量筒内加入适量水，读出量筒内水的体积为V1=60mL；Ⅱ.用电点火装置点燃红磷，充分反应；Ⅲ.打开止水夹，待右侧量筒内液面不再变化时，排出气球中的气体(挤回集气瓶)，调节两边液面相平，读出量筒内水的体积为V2=33mL。 回答问题： （1）实验前，用排水法收集气体应从装置图2中的管　 　(填“a”或“b")通入。 （2）本次实验测得“高流量氧”中氧气的含量为　 　。 （3）若读取V1时俯视，则读取量筒中水的体积比实际水的体积 　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 （4）[实验二]研究“高流量氧”的应用：通过重油、褐煤在不同氧气含量中燃烧产生的温度和烟气的排放实验，绘制出如图4和图5：结合图4和图5，简述“高流量氧”在燃料燃烧中的价值是　 　。 22．（2022·温州模拟）《科学》课本上用图1的装置来测定空气中氧气的体积分数。小温尝试用其他装置进行测定，实验装置如图2所示。步骤大致如下： ①组装器材并检查装置的气密性。. ②取一只两端开口的标有刻度的玻璃管，在其刻度起始处标记为0 ③往大试管中加铁屑，往长颈漏斗中加入稀硫酸 ④将水槽中的玻璃导管露出水面，点燃气体，再把玻璃管快速罩在火焰上面，使0刻度线对准水面，迅速塞紧橡皮塞使顶端封闭。 ⑤火焰熄灭后， 。 ⑥用湿毛巾包裹玻璃管，一段时间后，读数。 （1）请将步骤⑤补充完整：　 　。 （2）湿毛巾的作用是　 　。 （3）若该实验测得的空气中氧气的体积分数大于1/5，可能的原因是　 　。 23．（2022·江山模拟）为验证空气中氧气的体积分数，小科按照如甲图所示的装置进行实验，其中燃烧匙内的红磷用大功率激光笔点燃，集气瓶内的气压用气压测量仪测定，瓶内气压变化如乙图所示。 （1）甲图中，对集气瓶内进行5等分的空间是指 (填字母)。 A．整个集气瓶的内部 B．集气瓶内水面以上部分 （2）乙图中，t1时刻后的一.段时间内气压显著增加，其原因是　 　。 （3）小江对该装置进行了一定的改进(丙图)，导管伸入集气瓶内的水面以下，并且去掉止水夹，其它装置和相应操作均不变。改进后，重新做实验。请你对实验改进后与实验改进前，t1时刻后的一段时间内气压变化情况作一比较并作出解释。 学科网（北京）股份有限公司 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