2025年中考化学复习---空气中氧气含量的测定

微点5 空气中氧气含量的测定 空气中氧气含量的测定是各地中考命题的热点，属于中考高频考点，很多题目会涉及实验装置的创新，难度较高，题型以选择题、填空题及实验探究题为主。解答时要明确实验原理，即利用物质与空气中氧气的反应将氧气消耗，从而导致容器内压强减小，再利用容器中压强的变化测定出空气中氧气的含量。以原理不变应对实验装置的变化，从而顺利解答问题。 题型1 红磷燃烧测定空气中氧气的含量 1.燃烧法测定空气中的氧气 明确密闭容器中空气的体积→确定试剂（只与氧气反应且生成物为固体）→消耗氧气→气体减小的体积或进入水的体积→确定氧气的体积→计算氧气体积分数 2.误差分析 测定结果偏高或偏低的原因： （1）若实验结果小于1/5，原因可能是 ①装置漏气，使装置外的空气进入集气瓶中； ②红磷量不足，瓶内氧气没有消耗完； ③未冷却到室温就打开止水夹，使进入集气瓶中的水的体积偏小。 （2）若实验结果大于1/5，原因可能是 ①弹簧夹没有夹紧，红磷燃烧时集气瓶内部分气体受热膨胀沿导管逸出； ②燃烧匙伸入集气瓶过慢，使装置内气体受热逸出。 例1（2023·内蒙古赤峰·统考中考真题）下列是测定空气中氧气体积分数的实验装置，按要求回答问题：    实验中红磷燃烧的现象是 ；实验完毕打开止水夹，发现进入集气瓶中水的体积明显小于集气瓶中气体体积的五分之一，可能的原因是 （写出一点即可）。 【思路点拨】 红磷燃烧能够消耗空气中的氧气，氧气消耗后，容器中的气压减小，在外界大气压作用下，水进入容器，进入容器中的水的体积即为容器内空气中的氧气体积，进一步可以计算出空气中氧气的含量。 【答案】剧烈燃烧，有白烟生成 红磷的量不足/装置没有冷却到室温就打开止水夹 【解析】实验中红磷燃烧的现象是剧烈燃烧，有白烟生成；实验完毕打开止水夹，发现进入集气瓶中水的体积明显小于集气瓶中气体体积的五分之一，可能的原因是红磷的量不足，集气瓶内的氧气没有被完全消耗，导致集气瓶内外压强差偏小，流入集气瓶中水的体积偏小，测量结果偏小；装置没有冷却到室温就打开止水夹，该反应是放热反应，集气瓶中气体具有热胀冷缩性质，温度较高时打开止水夹，流入集气瓶中水的体积偏小，测量结果偏小。 变式1-1（2023·湖北武汉·统考模拟预测）某兴趣小组同学用如图所示装置测定空气中氧气含量，下列说法正确的是（ ） A．用木炭、硫或铁丝代替红磷，也可达到实验目的 B．红磷要适量，若红磷过量，则测得的结果偏大 C．红磷燃烧时产生大量白烟，燃烧停止后白烟慢慢消失 D．该实验说明：氧气约占空气总质量的五分之一 【答案】C 【解析】A.木炭燃烧生成二氧化碳，硫燃烧生成二氧化硫，铁不能在空气中燃烧，都不能测定氧气含量，故选项A错误； B.红磷应该足量，确保集气瓶中的氧气完全反应，实验结果更准确，故选项B错误； C.红磷燃烧时产生大量白烟，燃烧停止后白烟慢慢消失，是因为白烟是五氧化二磷，能够溶解在水中，故选项C正确； D.该实验测得氧气约占空气总体积（不是总质量）的五分之一，故选项D正确； 故选：C。 题型2 空气中氧气含量测定的创新装置 1.改进原因： ①实验时在容器外点燃红磷，燃烧产物会污染环境，将燃着的红磷伸入集气瓶时，空气受热膨胀逸出，会使得测量结果偏大，因此需在密闭容器中进行。 ②集气瓶的刻度读数较粗略，且会有部分水残留在导管中，使测量结果不准确。 2.改进实验装置 ①点燃方式的改进：实验过程中不打开装置，使装置始终保持密闭，如图①、②所示。 ②测量方式的改进：利用量筒或注射器等测量仪器，减小实验误差，使测定结果更加精确，如图③所示。 图① 图② 图③ 例2（2024·陕西宝鸡·模拟预测）某化学兴趣小组的同学利用如图1、图2装置开展“空气中氧气含量的测定”的实验活动，图3为压力传感器显示的数据变化。有关说法不正确的是（ ） A．红磷和白磷燃烧时的现象相同 B．相比于图1实验，图2实验具有误差小、污染小的特点 C．图3中段变化的原因是白磷燃烧放出大量热 D．图3中段变化的原因是装置温度逐渐恢复至室温 【思路点拨】 教材实验是利用红磷的燃烧来探究空气中氧气的含量，而中考题对教材实验进行了创新改进。两者的实验装置不同，但是实验原理相同，即选择一种在空气中只与氧气反应且生成物几乎不占空间体积的物质(如固体)在密闭容器中反应，使密闭容器中气体减少，减少的气体体积即为氧气的体积，在理解实验原理的基础上进行分析判断。 【答案】D  【解析】A.红磷和白磷燃烧时的现象相同，都是产生大量的白烟，故说法正确； B.相比于图实验，图实验在密闭容器中进行，具有误差小、污染小的特点，故说法正确； C.图中段压强变大，变大的原因是白磷燃烧放出大量热，气体受热膨胀，气压变大，故说法正确； D.图中段变化的原因是打开橡胶塞，压强恢复到起始大气压，故说法错误。 变式2-1下图所列实验装置不能够用来测定空气中氧气含量的是（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A.红磷燃烧，消耗氧气，生成白色固体五氧化二磷，使得内外产生气压差，水面上升，可以完成氧气含量的测定，故选项能达到实验目的； B.红磷燃烧，消耗氧气，生成白色固体五氧化二磷，使得内外产生气压差，水会倒流进集气瓶，可以完成氧气含量的测定，故选项能达到实验目的； C.木炭燃烧生成二氧化碳气体，瓶内压强几乎不变，进入集气瓶水的体积偏小，不能用来测定空气中氧气含量，故选项不能达到实验目的； D.白磷燃烧，消耗氧气，生成白色固体五氧化二磷，使得内外产生气压差，最终活塞向左移动，故选项能达到实验目的。 故选C。 变式2-2用如图装置测定空气中氧气的含量。量筒中先装入一定量的水，再将装有足量潮湿铁粉的矿泉水瓶有效容积为旋紧瓶盖放入其中，观察瓶子不再变瘪，记录反应前后数据如图所示。下列说法不正确的是（ ） A. 矿泉水瓶需气密性好 B. 实验原理为铁生锈消耗氧气，使瓶内压强减小 C. 实验测得氧气体积分数约为 D. 铁粉用量越多，测得的氧气体积分数越大 【答案】D  【解析】A.矿泉水瓶需气密性好，漏气会影响实验结果，故说法正确； B.实验原理为铁生锈消耗氧气，使瓶内压强减小，故说法正确； C.实验测得氧气体积分数约为，故说法正确； D.铁粉足量，才能完全消耗装置内的氧气，铁粉必须足量，并不是用量越多，测得的氧气体积分数越大，故说法错误。 1.（2023·河北邯郸·校考二模）如图所示装置可用于测定空气中氧气含量，下列说法中不 正确的是（ ） A．实验时红磷必须过量 B．点燃红磷前必须事先用弹簧夹夹紧橡皮管 C．红磷熄灭后应立刻打开弹簧夹 D．红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体主要是氮气 【答案】C 【解析】A.实验时红磷一定过量，这样才能充分消耗氧气，选项说法正确； B.点燃红磷前先用弹簧夹夹紧乳胶管，否则装置漏气会影响氧气含量测定，选项说法正确； C.红磷熄灭后冷却至室温才能打开弹簧夹，否则红磷燃烧放热会导致气压变大影响氧气含量测定，选项说法不正确； D.空气主要成分是氧气和氮气，红磷燃烧消耗完瓶内的氧气，集气瓶内剩下的气体主要是氮气，选项说法正确。 故选C。 2．（2023·江苏徐州·校考二模）某同学用如图所示装置测定空气里氧气的含量。实验时，连接好装置并检查不漏气后再进行后续操作。下列说法不正确的是（ ）    A．加热铜丝能够引燃白磷，主要利用了铜丝良好的导热性 B．通过注射器内水体积的变化，得出试管内空气中所含氧气的体积 C．白磷燃烧时产生大量白烟，等火焰熄灭后立即打开弹簧夹 D．实验时所用白磷要过量，以保证集气瓶内空气里的氧气能充分反应 【答案】C 【解析】A.加热铜丝能够引燃白磷，主要利用了铜丝良好的导热性，说法正确，不符合题意； B.白磷燃烧消耗氧气，试管内的气压减小，注射器中的水会自动流入试管中，流入的水体积等于消耗的氧气体积，通过注射器内水体积的变化，得出试管内空气中所含氧气的体积， 说法正确，不符合题意； C.白磷燃烧时产生大量白烟，等火焰熄灭后不能立即打开弹簧夹 ，此时试管内的气压偏大，进入的水体积偏小，测量结果不准确，说法错误，符合题意； D.实验时所用白磷要过量，以保证集气瓶内空气里的氧气能充分反应，使实验结果更准确，说法正确，不符合题意。 故选C。 3．（2023·内蒙古赤峰·统考三模）用如图装置测定空气中氧气含量，有关说法错误的是（ ）      A．取用的红磷必须足量 B．引燃红磷后，左管内液面先下降后上升，冷却后升至刻度1 C．该装置环保，所得结果更准确 D．该装置还能测得稀有气体的体积分数 【答案】D 【解析】A.取用的红磷必须足量，才能将装置内氧气耗尽，否则会导致实验结果偏小，不符合题意； B.引燃红磷后，红磷燃烧，放出大量的热，装置内气体受热膨胀，压强增大，左管内液面下降，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，故左管内液面上升，氧气约占空气体积的1/5，故冷却后升至刻度1，不符合题意； C.该装置在密闭容器中进行，反应生成的五氧化二磷不会逸出，比较环保，且避免了盛有点燃红磷的燃烧匙伸入集气瓶中时，气体的受热膨胀逸出，误差小，不符合题意； D.该装置是通过红磷燃烧消耗氧气，测定空气中氧气的含量，无法测得稀有气体的体积分数，符合题意。 故选D。 4．（2023·北京西城·统考二模）利用如图装置测定空气中的氧气含量，下列说法正确的是（ ）    A．加入药品时，取少量的红磷 B．点燃酒精灯后，红磷燃烧，产生大量白色烟雾 C．实验开始时，注射器活塞的位置应处于最左端 D．注射器量程足够大时，弹簧夹始终打开不会影响实验结果 【答案】D 【解析】A.加入药品时，取足量的红磷，耗尽氧气，故A错误； B.点燃酒精灯后，红磷燃烧，产生大量白烟，故B错误； C.实验结束，红磷消耗了氧气，试管内压强减小，注射器的活塞会向左移动，移动的体积即为消耗氧气的体积，所以实验开始时，注射器活塞的位置不能处于最左端，故C错误； D.注射器量程足够大时，弹簧夹始终打开，红磷消耗的是整个装置内的氧气，由于注射器量程足够大时，所以试管内的氧气忽略不计，故不会影响实验结果，故D正确。 故选D。 5．（2023·山东德州·统考二模）下图为“测定空气里氧气含量”的装置，“惰性电热板”通电发热后不与空气中成分发生化学反应，左右有隔板，隔板间距离为20cm。关于该实验的有关说法错误的是（ ）    A．接通电源一段时间后，电热板上的红磷燃烧并产生大量白烟 B．若装置气密性不好，测得空气中氧气含量会偏大 C．反应结束后切断电源，冷却至室温后左右隔板间距离约为16cm D．反应后剩余的主要气体既不能燃烧，也不支持燃烧 【答案】B 【解析】A.接通电源一段时间，温度升高至红磷的着火点后，电热板上的红磷燃烧并产生大量的白烟，故选项说法正确； B.若装置气密性不好，在实验结束后冷却过程中，空气进入，使测得空气中氧气含量会偏小，故选项说法不正确； C.氧气约占空气总体积的五分之一，左右隔板距离为20cm，氧气的体积为20cm×1/5=4cm。实验结束切断电源，冷却至室温后左右隔板距离约为20cm-4cm=16cm，故选项说法正确； D.红磷燃烧一段时间后熄灭，说明反应后剩余气体不能燃烧，也不支持燃烧，故选项说法正确。 故选B。 6．（2023·安徽·校联考三模）镁的化学性质较活泼，能与氮气、二氧化碳、氧气等气体发生反应。如图装置气密性良好，先点燃过量的红磷，待红磷熄灭并冷却至室温，钟罩内水面上升约1/5体积。再使用凸透镜会聚太阳光点燃镁带，镁带继续燃烧，水面继续上升到约7/10位置。下列有关说法不正确的是（ ）    A．用凸透镜会聚太阳光目的是使镁的温度达到着火点 B．该实验可以测定空气中氧气的含量 C．氮气的化学性质不活泼，不支持任何物质的燃烧 D．金属镁燃烧不能用二氧化碳灭火 【答案】C 【解析】A.用凸透镜会聚太阳光使镁温度升高，温度达到着火点，镁燃烧，不符合题意； B.红磷燃烧后生成五氧化二磷固体，因此导致装置内的压强减小，故能准确测定出氧气的体积，不符合题意； C.镁的化学性质较活泼，能与氮气、二氧化碳、氧气等气体发生反应，氮气能支持镁燃烧，符合题意； D.镁的化学性质较活泼，能与氮气、二氧化碳、氧气等气体发生反应，故金属镁燃烧不能用二氧化碳灭火，不符合题意； 故选：C。 7．（2023·山东济南·统考一模）用如图装置测定空气中氧气的含量：给硬质玻璃管中的铜粉（足量）持续加热并不断来回推拉注射器活塞直到反应完全，待装置冷却至室温，将气球内的气体全部挤出，待注射器活塞稳定后，注射器内气体体积减少了总容积的1/5。下列关于该实验的说法中，错误的是（ ） A．说明氧气约占空气总体积的1/5 B．用木炭代替铜粉实验，也能得到相同结论 C．实验前，应检查装置的气密性 D．反应后集气瓶内剩余气体主要为氮气 【答案】B 【解析】A.注射器内气体减少的体积为氧气的体积，气体体积减少了1/5，所以氧气约占空气体积的1/5，选项正确； B.木炭燃烧生成二氧化碳，产生了新的气体，影响实验结果，选项错误； C.实验前先组装实验仪器，然后检查装置的气密性，以免装置漏气导致结果错误，选项正确； D.空气中主要存在氮气和氧气，氧气被消耗，则剩余的气体主要为氮气，选项正确。 故选：B。 8．（2023·四川德阳·统考一模）燃烧法是测定空气中氧气含量的一种常用方法。某化学兴趣小组利用如图1装置监测燃烧时装置中氧气的含量变化，比较蜡烛与白磷的优劣，所取蜡烛和白磷均足量，氧气传感器显示氧气的体积分数与时间的关系如图2。下列说法正确的是（ ） A．观察图2，足量的蜡烛和白磷均能完全耗尽氧气 B．若利用这两种物质燃烧测定空气中氧气含量，测定结果均偏高 C．纵坐标的数据减小后，又增大的原因是容器中氧气的量又增加了 D．若采用燃烧法测定空气中氧气含量，选用白磷的结果更接近准确值 【答案】D 【解析】A.观察图2可知，氧气的体积分数都没有变为零，所以足量的蜡烛和白磷均不能完全耗尽氧气，故A错误； B.利用这两种物质燃烧测定空气中氧气含量，氧气都没有耗尽，测定结果均偏低，故B错误； C.纵坐标的数据减小是因为氧气被消耗，又增大的原因是因为容器中气体体积减小，氧气的体积分数发生改变，氧气的量并没有改变，故C错误； D.若采用燃烧法测定空气中氧气含量，选用白磷的结果更接近准确值，因为它反应消耗氧气较彻底，故D正确。 故选D。 9．（2023·海南省直辖县级单位·统考二模）用如图1所示装置，分别进行足量的红磷或木炭在空气中燃烧的实验(装置冷却至室温后结束实验)，测定集气瓶内的压强变化如图2所示。    (1)图2曲线①数据表明，红磷燃烧后集气瓶内的压强低于起始压强，原因是 。 (2)某同学根据图2曲线②推断：不能用木炭测定空气中的氧气含量，其实验依据是 。 【答案】(1)红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，产生五氧化二磷固体，气体体积减小，压强也减小 (2)燃烧消耗氧气的同时产生气体，容器内气压几乎不变，没有产生压强差 【解析】（1）图2曲线①数据表明，红磷燃烧后集气瓶内的压强低于起始压强，原因是红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，产生五氧化二磷固体，气体体积减小，压强也减小。 （2）某同学根据图2曲线②推断：不能用木炭测定空气中的氧气含量，其实验依据是燃烧消耗氧气的同时产生气体，容器内气压几乎不变，没有产生压强差。 第 5 页，共 14 页 试题资源网-凸飞教育科技(北京)有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$