专题03 空气中氧气含量的测定 讲义-2025-2026学年八年级化学沪科版（五四学制）同步难点讲练

专题03 空气中氧气含量的测定 1．通过实验探究，理解空气中氧气含量的测定方法。 2．学会混合物中物质组成的探究方法。 一、实验目的：测定空气中氧气体积分数 二、实验原理 ①红磷燃烧消耗密闭容器中的氧气，使集气瓶内压强减小，在大气压的作用下，烧杯中的水进入集气瓶中，进入水的体积即为集气瓶中减少的氧气的体积 ②反应原理： 文字表达式： ；符号表达式： 三、实验装置和用品 集气瓶、酒精灯、燃烧匙、烧杯、止水夹、橡胶塞、导管、红磷、蒸馏水。 四、实验步骤 ①按图所示连接装置，并检查装置的气密性； ②在集气瓶内加入少量水，将水面上方空间分为5等份，并做好标记； ③夹紧止水夹，取足量红磷于燃烧匙中； ④点燃红磷，立即伸入集气瓶中，塞紧橡胶塞； ⑤待红磷熄灭并冷却至室温，打开止水夹。 五、实验现象 ①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量； ②待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，可以观察到烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升至刻度 1 附近。 六、实验结论 氧气约占空气总体积的1/5 。实验装置内最终剩余气体的主要成分是氮气 七、实验注意事项 1．实验开始时，预先在集气瓶里放入少量水的目的是： ①吸收热量，有利于降低温度；②吸收生成的白烟，防止污染空气。 2．此实验对实验药品的要求： ①能够在空气中燃烧，故不可选用铁丝； ②只能消耗空气中的氧气，故不可选用镁带； ③燃烧的产物不能是气体，一般不用木炭、硫代替红磷。 【易错归纳】 （1）倒吸进集气瓶的水不能充满整个集气瓶的原因：空气中的其他气体不与红磷反应且不溶于水。 （2）集气瓶内剩余气体的性质： ①物理性质：无色无味的气体，难溶于水；②化学性质：不能燃烧也不支持燃烧。 八、实验误差分析 因素 对结果的影响 红磷的量不足，集气瓶中的氧气不能耗尽 偏小 装置漏气，红磷熄灭后装置外的空气进入集气瓶中 偏小 装置未冷却至室温就打开弹簧夹，集气瓶中的气体处于受热膨胀状态 偏小 弹簧夹未夹紧乳胶管，红磷燃烧时装置内气体受热膨胀沿导管逸出 偏大 点燃红磷后燃烧匙伸入集气瓶过慢，装置内气体受热膨胀从瓶口逸出 偏大 九、实验改进 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.改进思路： 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 ③数字化实验：利用传感器和信息处理终端进行实验数据的采集与分析。 实验步骤如下：（1）将氧气传感器与数据采集器、计算机连接；（2）把氧气传感器插入盛有空气的容器，采集数据；（3）通过相关软件处理数据，并在计算机屏幕上显示空气中氧气的含量。 题型01测定空气中氧气含量实验的药品选择 【典例】通过燃烧的方法测定空气中氧气的含量，下列物质可以选用的是 A．铁丝 B．蜡烛 C．白磷 D．木炭 【变式】蜡烛在空气中燃烧生成二氧化碳和水。能否用蜡烛代替红磷测定空气中氧气的含量实验？ 。(填“能”或者“不能”)为什么？ 。 题型02测定空气中氧气含量的实验步骤 【典例】【设计实验】设计并利用图2装置测空气里氧气含量。 (1)主要步骤如下，正确的顺序为 (填序号)。 ①弹簧夹夹紧胶皮管；②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹；③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子； ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份。 (2)实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 。 【变式】同学们用如图所示装置测定空气中氧气含量，其步骤如下： 步骤①在集气瓶内加入少量水，将水面上方空间分为5等份，并做好标记； 步骤②用弹簧夹夹紧乳胶管； 步骤③在燃烧匙内放入红磷，用酒精灯点燃红磷后立即伸入瓶中，并塞紧橡胶塞； 步骤④待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升。 下列说法不正确的是 A．步骤①在加水之前应该先检测装置气密性 B．步骤②弹簧夹若是没有夹紧乳胶管，对实验结果没有影响 C．步骤③中红磷一定要足量，若少量会导致测得氧气的含量会偏小 D．步骤④液面上升的原因是是红磷燃烧消耗氧气导致瓶内气压变小 题型03 测定空气中氧气含量的实验误差分析 【典例】如图所示是测定空气中氧气含量体积分数的实验装置，操作步骤如下：先用弹簧夹夹住乳胶管；将燃烧匙中的红磷点燃后，迅速伸入瓶中并塞上瓶塞；待红磷熄灭，广口瓶冷却后，打开弹簧夹，观察瓶内水面上升情况。若实验完毕后，进入广口瓶内水的体积明显小于瓶内原来空气体积的，则下列解释中不合理的是 A．可能使用的红磷量不足，瓶内氧气没有完全消耗 B．可能未塞紧瓶塞，冷却时外界空气进入瓶内 C．可能未等广口瓶冷却至室温，即打开了弹簧夹 D．可能没夹紧弹簧夹，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出 【变式】某化学兴趣小组开展“测定密闭容器中氧气的体积分数”的实验探究。 Ⅰ.图1为我们熟悉的测定空气中氧气含量的实验。 (1)若实验过程中发现烧杯中的导管口出现气泡，则最终测得的数据会 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 Ⅱ.图2实验中，小组成员利用传感器记录集气瓶内氧气浓度随时间变化的情况。 (2)从以上数据分析，最终集气瓶中的氧气没有消耗完的依据是 。 (3)实验开始时氧气的含量持续下降，氧气被消耗，但在200s时氧气的含量又有所上升，若实验过程中红磷量充足，其可能原因是 。 题型04 测定空气中氧气含量的实验装置改进 【典例】为测定空气中氧气的含量，某同学将教材实验进行改进，改进后的实验装置(部分夹持装置已忽略)如图所示：容积为40毫升的试管中放入足量的白磷，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管(导管容积忽略不计)与润滑性很好的注射器相连，注射器的活塞起始位置在20毫升处，实验时引燃白磷后便熄灭酒精灯。下列有关改进实验的说法不正确的是 A．在装入白磷前，需要先检查装置的气密性是否良好 B．待白磷熄灭并冷却至室温后打开弹簧夹，注射器的活塞最终停在12毫升处 C．此实验如果不使用弹簧夹，待白磷熄灭并冷却至室温后，注射器的活塞依然停在12毫升处 D．改进后实验的优点是密闭容器中进行，结果更准确，污染小 【变式】（2025·福建龙岩·二模）用如图所示的装置进行空气中氧气体积分数的测定实验（两支玻璃管内径相同，为液面起始高度）。实验前均已关闭。左管燃烧匙中盛有足量白磷，右管盛有水。光照引燃白磷；待白磷熄灭，冷却至室温后打开，至液面不再变化，读出右管中液体的高度为。下列说法错误的是 A．实验前要检查装置的气密性 B．实验可观察到左管产生白烟 C．打开，右管中液面会下降 D．空气中氧气体积分数可表达为 题型05 测定空气中氧气含量的数字化实验 【典例】（24-25九年级上·江苏宿迁·期末）拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量，如图所示，下列判断正确的是 A．a点时容器内氮气体积分数为85% B．容器内物质总质量：b点大于c点 C．物质燃烧时氧气必须达到一定浓度 D．此实验测得空气中氧气的质量分数为18% 【变式】（2025·云南楚雄·二模）图1是利用气体压强传感器测定红磷燃烧时集气瓶内气压变化并测定空气中氧气的含量的实验装置。点燃红磷，待红磷熄灭并冷却至室温后，打开止水夹，瓶内气压的变化如图2。下列说法错误的是 A．实验中红磷要足量 B．ac段气压增大是因为红磷燃烧放出热量，使气体膨胀 C．如图2所示，其中表示红磷熄灭的是点 D．若d点时就打开弹簧夹，集气瓶中的上升水位会低于理论的水位高度 题型06 测定空气中氧气含量的综合题 【典例】（24-25九年级上·福建泉州·期中节选）科学探究和证据推理是化学学科的核心素养。化学兴趣小组利用图1装置对“测定空气中氧气的含量”实验进行探究，并基于证据进行推理分析。 Ⅰ.氧气是参与“氧循环”的重要物质。 (1)图3为空气成分示意图，其他成分中占0.94%的是 。 (2)用图1装置测出空气中氧气体积分数小于，除了红磷量不足，还可能的原因是 。（答一点） (3)利用图1装置测定空气中氧气含量并结合传感器技术，测得实验过程中容器内气体压强、温度的变化趋势如图2所示。请结合实验原理，解释引起DE段气体压强变化的操作是 。 Ⅱ.[拓展延伸1] 已知白磷燃烧所需要的最低温度为40℃。锥形瓶内空气体积为230mL，注射器中水的体积为50mL，按图6所示连接好仪器，夹紧弹簧夹，先将锥形瓶底部放入热水中，白碳很快被引燃。 (4)整个实验过程中，气球会先膨胀再变小，气球的作用为 ；待白磷熄灭后冷却至室温后打开弹簧夹，还可观察到注射器中的水自动喷射出来，原因是 。 (5)若瓶内白磷和细沙的体积忽略不计，当注射器中的水还剩10.0mL时停止流下，根据该实验可得出空气中氧气的体积分数为 。（结果保留一位小数） 【巩固训练】 1．（24-25九年级上·陕西延安·期中）利用红磷测定空气中的氧气含量。实验操作如下：关闭弹簧夹，取足量红磷于气密性良好的集气瓶中燃烧（集气瓶体积为250mL），火焰熄灭后冷却至室温（如图所示，实验前量筒内水的体积为180.0mL，实验结束后量筒内水的体积为129.5mL）。下列说法正确的是 A．实验中可以用木炭代替红磷 B．红磷在集气瓶中燃烧时未关闭弹簧夹，会造成实验结果偏小 C．根据上述实验结果，还说明剩余气体是氮气 D．根据以上数据计算得出空气中氧气的体积分数为20.2% 2．（2025·山东济南·三模）用来测定空气成分的方法有很多，小梅用如下图所示的简易装置来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识中，正确的是 A．使用红磷的量多或少，都不会影响实验结果 B．燃烧足够的红磷可使进入钟罩的水占钟罩容器的4/5 C．红磷停止燃烧后，立即观察记录水进入钟罩的刻度 D．红磷燃烧消耗空气中的氧气，使钟罩内压强下降，水面上升 3．下列实验设计不能用来测定空气中氧气含量的是 A． B． C． D． 4．两百年前化学家拉瓦锡研究了空气的组成，装置如图，下列说法错误的是 A．曲颈甑和玻璃钟罩的汞都发生了化学反应 B．反应结束后玻璃钟罩内的汞液面上升 C．实验验证了空气的组成不是单一的气体 D．加热汞消耗了曲颈甑和玻璃钟罩中的氧气 5．如图是一个具有刻度和活塞，可滑动的玻璃容器，其中有空气和足量的白磷，将它放在盛有沸水的烧杯上方进行实验。请完成实验报告。 (1)实验目的：测定空气中 的体积分数。 (2)实验现象：白磷着火燃烧，活塞先右移后左移，最后停在刻度约为 (填整数)的位置上。 (3)实验结论：空气的成分按体积分数计算，氧气约占 。 6．（24-25八年级下·上海宝山·期中）铜暴露在空气中，缓慢氧化，生成铜锈。 (1)空气中参与反应的物质除了氧气外，还有 。 (2)基于铜生锈的原理，设计如图实验装置，测定空气中氧气的含量。分析这个方案是否可行，并说明理由 。 7．如图是测定空气中氧气含量的装置图，结合图示探究有关问题。 (1)实验现象： ， 文字表达式为： 。 (2)根据下表提供的数据，完成下表 玻璃管的容积 反应前注射器中气体体积 反应后注射器中气体体积 反应消耗的氧气的体积 18mL 7mL (3)实验过程中，小气球的作用是： 。反应前小气球的状态应是瘪的，否则导致测得氧气含量 。 (4)反应结束停止加热后，为什么要冷却至室温再读取剩余气体的体积数值？ (5)若实验前玻璃管体积为25ml，注射器内气体体积为15ml，实验后注射器内气体体积为9ml，氧气的体积分数为 ，可能的原因为： ； （答2条） 8．实验探究是科学探究的重要形式，请参与测定空气里氧气的含量探究活动并回答问题：           (1)A装置是人教版教材设计的“测量空气里氧气的含量”的实验装置，教材实验所需试剂是水和 (填物质名称)，实验前向集气瓶内加入少量水后将水面上方空间准确分为 等分，该操作中一定要使用的仪器是刻度尺。 (2)小华用A装置测定的氧气含量偏低，可能的原因是 (一点即可)。 (3)A装置用于测量空气中氧气的含量，其实验原理用文字表达式表示为 。 (4)使用B装置进行实验时需交替缓慢推动两个注射器活塞的原因是 ，实验结束后移开酒精灯，恢复到室温后读数即可计算出氧气含量，B装置的优点是 (一点即可)。 9．（24-25九年级上·广东江门·期中）教室的门窗长时间关闭，使得同学们感觉较闷，某实验小组测定此时教室内空气中氧气的含量。 【实验】正确收集好教室内的空气，用如图装置测定已知：试管容积为80mL，开始时注射器活塞停留在20mL (1)将装置内的氧气耗尽，则白磷的用量要 。 (2)白磷燃烧的现象：冒出大量 。白磷燃烧的符号表达式为： 。基本反应类型属 （填“分解”或“化合”）反应。 (3)白磷燃烧后剩余的气体主要是 。 (4)待冷却后注射器活塞停留在12mL，教室内空气中氧气的含量为 %。 【结果】教室内空气中氧气的含量偏低。 【评价】 (5)该实验 （填“能”或“不能”）用木炭代替白磷完成。造成教室内空气中氧气含量较低的原因是： 。对此你的建议是： 。 10．（24-25九年级上·辽宁鞍山·期中）甲、乙、丙三个同学想探究能否用其他物质来代替红磷完成空气中氧气含量的测定实验。 (1)甲同学首先认为不能用铁丝代替红磷，他的理由是 。 (2)乙同学认为也不能用木炭代替红磷，他的理由是 。 (3)关闭止水夹a、b、c，使过量的红磷和木炭分别在盛有空气的等容积的A、B两瓶中同时燃烧，燃烧停止并冷却至室温。 ①若只打开止水夹 a、c，观察到的现象是 ； ②若只打开止水夹 b、c，观察到的现象是 ； ③若同时打开止水夹a、b、c，观察到的现象是 ，原因是 。 【强化训练】 1．（2025·河北邯郸·二模）某研究性学习小组同学利用所学知识，设计了如图所示装置探究空气中氧气的体积分数。下列说法错误的是 A．闭合电源开关，白磷燃烧产生白烟 B．白磷燃烧生成五氧化二磷 C．反应结束后装置冷却到室温，U型管内左侧液面上升 D．通过这个实验能直接得出空气中氧气的质量分数 2．（24-25九年级下·甘肃陇南·期中）如图，化学兴趣小组的同学利用一底部破损的试管测定空气中氧气的含量，实验前试管内与烧杯中的水面相平。下列对该实验的认识不正确的是 A．红磷燃烧产生大量白烟 B．试管内的水面先下降后上升 C．装置冷却后，试管内的水面应上升至刻度2处 D．该装置能减少红磷燃烧产物对空气的污染 3．（2025·安徽·模拟预测）用如图所示装置进行实验，测定出空气中约占1/5（按体积计算）。下列叙述错误的是 A．可加热铁丝引燃铜匙中的白磷 B．②中瓶内空气的体积约为150mL C．最终注射器活塞移至约30mL刻度线处 D．白磷的作用是消耗②中瓶内的 4．（2025·广西崇左·二模）为测定空气中氧气含量的实验装置，兴趣小组的同学设计以下实验装置完成实验（装置气密性良好，药品充足，部分装置省略）。已知：实验前注射器活塞位于40mL处，玻璃管容积为80mL，气球中没有空气。下列说法不合理的是 A．实验过程中，观察到红色铜粉变为黑色 B．加热时要多次缓慢推拉注射器，使铜粉与氧气充分反应 C．充分反应后，冷却至室温，使气球恢复原状，此时注射器活塞应停在约24mL刻度处 D．停止加热，玻璃管冷却后，若气球内气体没有挤出就读数，则测得氧气的含量结果偏大 5．（24-25九年级上·四川成都·期中）为了帮助同学们更好地理解空气中氧气含量测定的实验原理，老师利用传感技术定时测定了实验装置(如图1)内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线变化趋势(如图2)所示。下列说法错误的是 A．图1使用电烙铁发热引燃物质红磷，使实验结果更精确 B．图2中曲线X表示压强变化，Y表示温度，Z表示氧气浓度 C．AB段变化的原因是由于温度升高对压强的影响比气体体积减少对压强的影响大 D．据图2，t时刻才打开K，此时装置降至原温度、氧气耗尽、水进入集气瓶 6．（2025·江苏无锡·二模）某兴趣小组利用氧气传感器探究不同物质在空气中燃烧的耗氧量情况。足量蜡烛和红磷分别在相同的密闭容器中燃烧，测得氧气体积分数变化如图所示。下列说法正确的是 A．红磷燃烧过程中，产生大量白色烟雾 B．该实验能说明空气中氧气体积分数约为21% C．图中a点与b点对应容器内氮气体积分数相等 D．若将足量蜡烛和红磷放在同一密闭容器中燃烧，可使氧气体积分数降至3% 7．（2025·四川成都·一模）兴趣小组分别取足量红磷、白磷采用图1装置测空气中O2含量，记录并处理数据分别如图2和图3所示。已知相同条件下，气体的压强与体积成正比。下列说法错误的是 A．红磷和白磷燃烧均产生大量白烟，放热 B．图2中200s后O2含量上升，可能原因是降温后气体逐渐混合均匀 C．由图2和图3可知，选择红磷燃烧，可较快地完成空气中氧气含量的测定且实验误差小 D．图3可知，该实验中白磷消耗的O2占空气体积的19.37% 8．（24-25九年级上·福建漳州·期中）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，并检查该装置的气密性。 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)红磷燃烧的的文字表达式 ，现象 。 (2)步骤①中检查气密性时，将装置乙玻璃容器浸没水中，如果观察到 ，则说明气密性好。 (3)装置甲中150毫升集气瓶中装入1/5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。 (4)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，你会选用药品是 ，理由 。 9．（24-25九年级上·重庆江北·期中）化学兴趣小组对“空气中氧气含量测定”展开项目式学习。 (1)【活动一】拉瓦锡研究空气成分经典实验学习 二百多年前，法国化学家拉瓦锡用图1装置研究空气成分，得出空气是由 组成的。 (2)【活动二】仿照拉瓦锡实验 ①课本用图2装置仿照拉瓦锡实验原理，集气瓶中反应的符号表达式为 。 ②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水能被压入集气瓶中的原因是 。 (3)【活动三】创新实验 兴趣小组设计了图3装置进行实验。集气瓶容积，实验前集气瓶中装了水，量筒中水的液面读数为，装置不漏气且红磷足量，接通电热棒，红磷立即被点燃。 ①若各项操作都正确，实验结束后，量筒中液体理论上的正确读数应约为 mL。 ②该实验创新的优点是 。 (4)【活动四】数字化实验兴趣小组利用图4的设备测定教室内的空气中氧气的含量，所用仪器完好无损，软件正常运行，电脑显示的数据如图5所示： 请分析氧气浓度达不到的可能原因是 （写一点） 10．（24-25八年级上·山东烟台·期末）拉瓦锡被称为“现代化学之父”，我们要沿着科学家的足迹去探究。 (1)二百多年前，法国化学家拉瓦锡利用图1装置进行实验，得出结论：空气由氧气和 组成，其中氧气约占空气总体积的五分之一。根据图2资料卡片判断反应物选用汞的优点中不可能的是 。 A．实验过程中没有污染                 B．汞蒸气与氧气反应能将密闭容器空气中的氧气几乎耗尽 C．在汞槽中起到液封作用             D．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气 (2)小强同学对反应物进行优化，采用图3装置进行实验，反应结束后，冷却到室温，打开弹簧夹，注射器活塞理论上应从10mL刻度处缓慢移动至 mL刻度处。 (3)小明对图3实验进行了如图4所示的改进。图4实验中，为了使氧气反应更充分，实验中可采取的措施是 ，若实验后未将气球中气体挤出，会导致测得氧气含量偏 （填“大”或“小”）。 (4)为了更精确的定量了解空气中氧气含量及误差原因，同学们引入数字化传感器按图5装置进行实验，记录并处理数据见图6。B点到F点（温度已降至室温）的实验过程中，从图5装置中可观察到的现象是 。起点A的坐标为（0，20.99），通过数据我们可以直接得出玻璃管内原来空气中氧气的体积百分含量为 ，F点的坐标为（203，4.23），则整个过程中铜粉实际消耗的氧气的体积为 mL（已知玻璃管体积为100mL）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题03 空气中氧气含量的测定 1．通过实验探究，理解空气中氧气含量的测定方法。 2．学会混合物中物质组成的探究方法。 一、实验目的：测定空气中氧气体积分数 二、实验原理 ①红磷燃烧消耗密闭容器中的氧气，使集气瓶内压强减小，在大气压的作用下，烧杯中的水进入集气瓶中，进入水的体积即为集气瓶中减少的氧气的体积 ②反应原理： 文字表达式： ；符号表达式： 三、实验装置和用品 集气瓶、酒精灯、燃烧匙、烧杯、止水夹、橡胶塞、导管、红磷、蒸馏水。 四、实验步骤 ①按图所示连接装置，并检查装置的气密性； ②在集气瓶内加入少量水，将水面上方空间分为5等份，并做好标记； ③夹紧止水夹，取足量红磷于燃烧匙中； ④点燃红磷，立即伸入集气瓶中，塞紧橡胶塞； ⑤待红磷熄灭并冷却至室温，打开止水夹。 五、实验现象 ①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量； ②待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，可以观察到烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内 液面上升至刻度1附近。 六、实验结论 氧气约占空气总体积的1/5。实验装置内最终剩余气体的主要成分是氮气 七、实验注意事项 1．实验开始时，预先在集气瓶里放入少量水的目的是： ①吸收热量，有利于降低温度；②吸收生成的白烟，防止污染空气。 2．此实验对实验药品的要求： ①能够在空气中燃烧，故不可选用铁丝； ②只能消耗空气中的氧气，故不可选用镁带； ③燃烧的产物不能是气体，一般不用木炭、硫代替红磷。 【易错归纳】 （1）倒吸进集气瓶的水不能充满整个集气瓶的原因：空气中的其他气体不与红磷反应且不溶于水。 （2）集气瓶内剩余气体的性质： ①物理性质：无色无味的气体，难溶于水；②化学性质：不能燃烧也不支持燃烧。 八、实验误差分析 因素 对结果的影响 红磷的量不足，集气瓶中的氧气不能耗尽 偏小 装置漏气，红磷熄灭后装置外的空气进入集气瓶中 偏小 装置未冷却至室温就打开弹簧夹，集气瓶中的气体处于受热膨胀状态 偏小 弹簧夹未夹紧乳胶管，红磷燃烧时装置内气体受热膨胀沿导管逸出 偏大 点燃红磷后燃烧匙伸入集气瓶过慢，装置内气体受热膨胀从瓶口逸出 偏大 九、实验改进 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.改进思路： 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 ③数字化实验：利用传感器和信息处理终端进行实验数据的采集与分析。 实验步骤如下：（1）将氧气传感器与数据采集器、计算机连接；（2）把氧气传感器插入盛有空气的容器，采集数据；（3）通过相关软件处理数据，并在计算机屏幕上显示空气中氧气的含量。 题型01测定空气中氧气含量实验的药品选择 【典例】通过燃烧的方法测定空气中氧气的含量，下列物质可以选用的是 A．铁丝 B．蜡烛 C．白磷 D．木炭 【答案】C 【详解】A、铁丝在空气中不能燃烧，无法消耗空气中的氧气，不能用于测定空气中氧气含量，所以 A 选项错误； B、蜡烛燃烧生成二氧化碳气体和水，虽然消耗了氧气，但生成的二氧化碳气体会占据氧气的空间，导致装置内压强变化不明显，不能准确测定氧气含量，所以 B 选项错误； C、白磷在空气中能燃烧，且燃烧产物是五氧化二磷固体，消耗氧气后，装置内压强减小，通过进入水的体积能准确测定空气中氧气的含量，所以 C 选项正确； D、木炭燃烧生成二氧化碳气体，消耗氧气同时生成新气体，装置内压强变化不大，无法准确测定氧气含量，所以 D 选项错误。 故选：C。 【变式】蜡烛在空气中燃烧生成二氧化碳和水。能否用蜡烛代替红磷测定空气中氧气的含量实验？ 。(填“能”或者“不能”)为什么？ 。 【答案】 不能 蜡烛燃烧生成气体 【详解】蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，有气体生成，不能用蜡烛代替红磷。 题型02测定空气中氧气含量的实验步骤 【典例】【设计实验】设计并利用图2装置测空气里氧气含量。 (1)主要步骤如下，正确的顺序为 (填序号)。 ①弹簧夹夹紧胶皮管；②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹；③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子；④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份。 (2)实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 。 【答案】(1) ④①③② (2)氮气(N2) 【详解】（1）该实验操作的正确顺序是：检验装置的气密性。在集气瓶中加入少量水，并将水面上方空间分成5等份；用弹簧夹夹紧胶皮管；点燃红磷，立即伸入瓶中并把塞子塞紧；待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹；故答案为：④①③②； （2）由于氧气占空气体积的五分之一，红磷燃烧消耗了氧气，实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是氮气（N2）； 【变式】同学们用如图所示装置测定空气中氧气含量，其步骤如下： 步骤①在集气瓶内加入少量水，将水面上方空间分为5等份，并做好标记； 步骤②用弹簧夹夹紧乳胶管； 步骤③在燃烧匙内放入红磷，用酒精灯点燃红磷后立即伸入瓶中，并塞紧橡胶塞； 步骤④待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升。 下列说法不正确的是 A．步骤①在加水之前应该先检测装置气密性 B．步骤②弹簧夹若是没有夹紧乳胶管，对实验结果没有影响 C．步骤③中红磷一定要足量，若少量会导致测得氧气的含量会偏小 D．步骤④液面上升的原因是是红磷燃烧消耗氧气导致瓶内气压变小 【答案】B 【详解】A、步骤①在加水之前应该先检测装置气密性，防止装置漏气，导致测定结果偏小，不符合题意； B、步骤②弹簧夹若是没有夹紧乳胶管，装置内气体受热膨胀逸出，会导致测定结果偏大，符合题意； C、步骤③中红磷一定要足量，若少量，不能将装置内氧气耗尽，会导致测得氧气的含量偏小，不符合题意； D、步骤④液面上升的原因是红磷燃烧消耗氧气，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，故打开弹簧夹，烧杯中的水倒吸入集气瓶中，瓶内液面上升，不符合题意。 故选B。 题型03 测定空气中氧气含量的实验误差分析 【典例】如图所示是测定空气中氧气含量体积分数的实验装置，操作步骤如下：先用弹簧夹夹住乳胶管；将燃烧匙中的红磷点燃后，迅速伸入瓶中并塞上瓶塞；待红磷熄灭，广口瓶冷却后，打开弹簧夹，观察瓶内水面上升情况。若实验完毕后，进入广口瓶内水的体积明显小于瓶内原来空气体积的，则下列解释中不合理的是 A．可能使用的红磷量不足，瓶内氧气没有完全消耗 B．可能未塞紧瓶塞，冷却时外界空气进入瓶内 C．可能未等广口瓶冷却至室温，即打开了弹簧夹 D．可能没夹紧弹簧夹，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出 【答案】D 【详解】A、若红磷的量不足，导致不能将装置内的氧气完全反应掉，因此测得氧气的体积分数小于五分之一，故解释合理；B、若甲同学可能未塞紧瓶塞，则会使实验装置漏气，那么外界空气就会进入集气瓶内，因此测得氧气的体积分数小于五分之一，故解释合理；C、若未等到装置冷却到室温，就打开止水夹，会使集气瓶内的气体处于膨胀状态，进入装置内的水会减少，因此测得的氧气体积分数会小于五分之一，故解释合理；D、同学没有将弹簧夹夹紧，会导致实验中装置内的气体受热膨胀而逸出，因此测定氧气体积分数大于五分之一，故解释不合理。故选D。 【变式】某化学兴趣小组开展“测定密闭容器中氧气的体积分数”的实验探究。 Ⅰ.图1为我们熟悉的测定空气中氧气含量的实验。 (1)若实验过程中发现烧杯中的导管口出现气泡，则最终测得的数据会 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 Ⅱ.图2实验中，小组成员利用传感器记录集气瓶内氧气浓度随时间变化的情况。 (2)从以上数据分析，最终集气瓶中的氧气没有消耗完的依据是 。 (3)实验开始时氧气的含量持续下降，氧气被消耗，但在200s时氧气的含量又有所上升，若实验过程中红磷量充足，其可能原因是 。 【答案】(1)偏大 (2)完全反应后氧气浓度是8.86% (3)氧气沉积在了集气瓶底部（合理即可） 【详解】（1）若实验过程中，发现烧杯中导管口出现气泡，说明弹簧夹未夹紧，燃烧时气体受热膨胀逸出，集气瓶内气体被消耗体积变大，则最终测得数据会偏大； （2）根据图示可知，燃烧结束后氧气的含量为8.86%，说明氧气没有消耗完； （3）实验开始时氧气的含量持续下降，氧气被消耗，但在200s时氧气的含量又有所上升，可能是氧气密度大于空气，沉积在底部，传感器测量点在顶部，当反应后底部氧气扩散到上部，浓度增加。（合理即可）。 题型04 测定空气中氧气含量的实验装置改进 【典例】为测定空气中氧气的含量，某同学将教材实验进行改进，改进后的实验装置(部分夹持装置已忽略)如图所示：容积为40毫升的试管中放入足量的白磷，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管(导管容积忽略不计)与润滑性很好的注射器相连，注射器的活塞起始位置在20毫升处，实验时引燃白磷后便熄灭酒精灯。下列有关改进实验的说法不正确的是 A．在装入白磷前，需要先检查装置的气密性是否良好 B．待白磷熄灭并冷却至室温后打开弹簧夹，注射器的活塞最终停在12毫升处 C．此实验如果不使用弹簧夹，待白磷熄灭并冷却至室温后，注射器的活塞依然停在12毫升处 D．改进后实验的优点是密闭容器中进行，结果更准确，污染小 【答案】C 【详解】A、在装入药品前，应先检查装置气密性，确保实验结果的准确性，故说法正确； B、完全反应后，试管内被消耗掉的氧气的体积为：40mL×= 8mL，故冷却至室温后打开弹簧夹，注射器的活塞大约停留在20mL-8mL=12mL处，故说法正确； C、此实验如果不使用弹簧夹，完全反应后，试管内被消耗掉的氧气的体积为：60mL×= 10mL，故冷却至室温后打开弹簧夹，注射器的活塞大约停留在20mL-10mL=10mL处，故说法错误； D、改进后的装置在密闭环境中进行，反应生成的五氧化二磷不会扩散出去，比较环保，且避免了盛有点燃红磷的燃烧匙伸入集气瓶时，气体的受热膨胀逸出，能减少测量误差，故说法正确。 故选C。 【变式】（2025·福建龙岩·二模）用如图所示的装置进行空气中氧气体积分数的测定实验（两支玻璃管内径相同，为液面起始高度）。实验前均已关闭。左管燃烧匙中盛有足量白磷，右管盛有水。光照引燃白磷；待白磷熄灭，冷却至室温后打开，至液面不再变化，读出右管中液体的高度为。下列说法错误的是 A．实验前要检查装置的气密性 B．实验可观察到左管产生白烟 C．打开，右管中液面会下降 D．空气中氧气体积分数可表达为 【答案】D 【详解】A、测定空气中氧气的含量实验中应检查装置的气密性，故选项说法正确； B、白磷燃烧生成白烟，实验可观察到左管产生白烟，故选项说法正确； C、左管中白磷燃烧消耗了氧气，左管中气压减小，大气压将水压入左管，右管中液面会下降，故选项说法正确； D、由于进入的水的体积即为氧气的体积，则空气中氧气体积分数的表达式为：，故选项说法错误。 故选D。 题型05 测定空气中氧气含量的数字化实验 【典例】（24-25九年级上·江苏宿迁·期末）拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量，如图所示，下列判断正确的是 A．a点时容器内氮气体积分数为85% B．容器内物质总质量：b点大于c点 C．物质燃烧时氧气必须达到一定浓度 D．此实验测得空气中氧气的质量分数为18% 【答案】C 【详解】A、由曲线图可知：a点时容器内氧气的体积分数为15%，故容器内其余气体（氮气、稀有气体、二氧化碳等）的浓度为85%，故氮气体积分数小于85%，故选说法项错误； B、由图可知，反应是在密闭容器中进行的，故根据质量守恒定律，反应前后物质的质量不变，故容器内物质总质量：b点=c点，故选项说法错误； C、由曲线图可知：反应停止时，容器内剩余3%体积分数的氧气，由于红磷足量，故氧气有剩余，说明物质燃烧时氧气必须达到一定浓度，故选项说法正确； D、由题图可知：此实验测得空气中氧气的体积分数为21%-3%=18%，不是质量分数，故选项说法错误。 故选：C。 【变式】（2025·云南楚雄·二模）图1是利用气体压强传感器测定红磷燃烧时集气瓶内气压变化并测定空气中氧气的含量的实验装置。点燃红磷，待红磷熄灭并冷却至室温后，打开止水夹，瓶内气压的变化如图2。下列说法错误的是 A．实验中红磷要足量 B．ac段气压增大是因为红磷燃烧放出热量，使气体膨胀 C．如图2所示，其中表示红磷熄灭的是点 D．若d点时就打开弹簧夹，集气瓶中的上升水位会低于理论的水位高度 【答案】C 【详解】A、实验时，红磷足量，使红磷与空气中氧气充分反应，减小实验误差，选项正确； B、红磷在氧气中燃烧放出热量，瓶内温度升高，气体受热膨胀，使集气瓶中压强变大，选项正确； C、图2中c点压强最大，此时温度最高，表示红磷刚好熄灭，选项错误； D、若d点时就打开弹簧夹，此时还没有恢复到室温，气体处于膨胀状态，集气瓶中的上升水位会低于理论的水位高度，选项正确。 故选C。 题型06 测定空气中氧气含量的综合题 【典例】（24-25九年级上·福建泉州·期中节选）科学探究和证据推理是化学学科的核心素养。化学兴趣小组利用图1装置对“测定空气中氧气的含量”实验进行探究，并基于证据进行推理分析。 Ⅰ.氧气是参与“氧循环”的重要物质。 (1)图3为空气成分示意图，其他成分中占0.94%的是 。 (2)用图1装置测出空气中氧气体积分数小于，除了红磷量不足，还可能的原因是 。（答一点） (3)利用图1装置测定空气中氧气含量并结合传感器技术，测得实验过程中容器内气体压强、温度的变化趋势如图2所示。请结合实验原理，解释引起DE段气体压强变化的操作是 。 Ⅱ.[拓展延伸1] 已知白磷燃烧所需要的最低温度为40℃。锥形瓶内空气体积为230mL，注射器中水的体积为50mL，按图6所示连接好仪器，夹紧弹簧夹，先将锥形瓶底部放入热水中，白碳很快被引燃。 (4)整个实验过程中，气球会先膨胀再变小，气球的作用为 ；待白磷熄灭后冷却至室温后打开弹簧夹，还可观察到注射器中的水自动喷射出来，原因是 。 (5)若瓶内白磷和细沙的体积忽略不计，当注射器中的水还剩10.0mL时停止流下，根据该实验可得出空气中氧气的体积分数为 。（结果保留一位小数） 【答案】(1)稀有气体 (2)红磷的量不足（合理即可） (3)打开弹簧夹 (4) 缓冲气压 白磷燃烧消耗了氧气，使瓶中气压降低 (5)17.4% 【详解】（1）图3为空气成分示意图，其他成分中占0.94%的是稀有气体 （2）测定空气中氧气的含量实验中，导致实验结果偏小的原因可能是红磷的量不足（氧气没有消耗完全，水倒流入集气瓶的体积不足五分之一，导致实验结果偏小），或装置漏气（燃烧冷却后瓶内气压小于大气压有部分空气进入瓶中弥补了消耗的氧气，水倒流入集气瓶的体积不足五分之一，导致实验结果偏小），或装置没有冷却至室温就打开止水夹（气体受热膨胀，水倒流入集气瓶的体积不足五分之一，导致实验结果偏小）； （3）装置中红磷燃烧，放出大量的热，消耗氧气，反应完全后冷却至室温，打开弹簧夹，由于内外的压强差，烧杯中的水进入集气瓶中，故引起DE段气体压强变大的操作是打开弹簧夹； （4）白磷燃烧放热，使装置内压强变大，气球膨胀；待反应结束，冷却至室温后，红磷燃烧消耗了氧气，装置内压强减小，气球变小，故整个实验过程中，气球先膨胀再变小，气球的作用为缓冲气压； 待白磷熄灭后冷却至室温后打开弹簧夹，还可观察到注射器中的水自动喷射出来，原因是白磷燃烧消耗了氧气，使瓶中气压降低，在外界大气压的作用下，注射器中的水自动喷射出来； （5）进入的水的体积即为消耗的氧气的体积，为50mL-10.0mL=40mL；则空气中氧气的体积分数为。 【巩固训练】 1．（24-25九年级上·陕西延安·期中）利用红磷测定空气中的氧气含量。实验操作如下：关闭弹簧夹，取足量红磷于气密性良好的集气瓶中燃烧（集气瓶体积为250mL），火焰熄灭后冷却至室温（如图所示，实验前量筒内水的体积为180.0mL，实验结束后量筒内水的体积为129.5mL）。下列说法正确的是 A．实验中可以用木炭代替红磷 B．红磷在集气瓶中燃烧时未关闭弹簧夹，会造成实验结果偏小 C．根据上述实验结果，还说明剩余气体是氮气 D．根据以上数据计算得出空气中氧气的体积分数为20.2% 【答案】D 【详解】A、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳是气体，化学反应前后压强变化不大，无法测定空气中氧气的含量，不符合题意； B、红磷在集气瓶中燃烧时未关闭弹簧夹，装置内气体受热膨胀逸出，会导致实验结果偏大，不符合题意； C、该实验中，红磷足量，氧气耗尽后，红磷熄灭，说明剩余气体不燃烧、不支持燃烧，完全反应后，逐渐冷却至室温，打开弹簧夹，量筒中的水进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内空气体积的便不再进入，说明剩余气体难溶于水，但是无法得出剩余气体是氮气，不符合题意； D、该实验中红磷燃烧消耗氧气，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，打开弹簧夹，量筒中的水进入集气瓶，进入水的体积就是消耗氧气的体积，故该实验可得出空气中氧气的体积分数约为：，符合题意。 故选D。 2．（2025·山东济南·三模）用来测定空气成分的方法有很多，小梅用如下图所示的简易装置来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识中，正确的是 A．使用红磷的量多或少，都不会影响实验结果 B．燃烧足够的红磷可使进入钟罩的水占钟罩容器的4/5 C．红磷停止燃烧后，立即观察记录水进入钟罩的刻度 D．红磷燃烧消耗空气中的氧气，使钟罩内压强下降，水面上升 【答案】D 【详解】A、测定空气中氧气含量时，红磷要足量，以确保将装置内的氧气完全消耗，若红磷量不足，会使测定结果偏小，该选项错误； B、空气中氧气的体积分数约为21%，燃烧足够的红磷可使进入钟罩的水占钟罩容积的1/5左右，而不是4/5，该选项错误； C、红磷停止燃烧后，不能立即观察记录水进入钟罩的刻度，因为此时装置内温度较高，气体受热膨胀，会使进入的水偏少，导致测定结果偏小，应等装置冷却至室温后再观察记录，该选项错误； D、红磷燃烧消耗空气中的氧气，使钟罩内气体减少，压强下降，在外界大气压的作用下，水面上升，该选项正确。 故选D。 3．下列实验设计不能用来测定空气中氧气含量的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A、红磷燃烧消耗集气瓶内氧气，生成五氧化二磷固体，装置冷却至室温后，打开止水夹，由于瓶内压强减小，烧杯中的水会进入集气瓶，进入水的体积就是瓶内空气中氧气的体积，可用于测定空气中氧气含量； B、蜡烛燃烧消耗氧气的同时生成二氧化碳气体，瓶内压强变化不大，冷却后打开止水夹，水不能进入集气瓶或进入水的体积远小于瓶内空气中氧气的实际体积，所以不能用来测定空气中氧气含量； C、红磷在密闭装置中燃烧消耗氧气，装置冷却后，注射器活塞会向左移动，通过注射器刻度变化可测定消耗氧气的体积，能用于测定空气中氧气含量； D、红磷燃烧消耗氧气，装置冷却至室温后，由于瓶内压强减小，水会进入无底集气瓶，进入水的体积即为瓶内空气中氧气的体积，可用于测定空气中氧气含量。 故选B。 4．两百年前化学家拉瓦锡研究了空气的组成，装置如图，下列说法错误的是 A．曲颈甑和玻璃钟罩的汞都发生了化学反应 B．反应结束后玻璃钟罩内的汞液面上升 C．实验验证了空气的组成不是单一的气体 D．加热汞消耗了曲颈甑和玻璃钟罩中的氧气 【答案】A 【详解】A、在该实验中，曲颈甑中的汞与空气中的氧气反应生成氧化汞，玻璃钟罩的汞未发生化学反应，故选项说法不正确； B、实验结束后能观察到玻璃钟罩内的汞液面上升，是因为氧气消耗导致密封装置中的气压减小，故选项说法正确； C、在该实验中，一部分银白色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积大约减少了，说明空气中除了氧气外，还有的其它气体，故选项说法正确； D、曲颈甑、玻璃钟罩、汞槽共同组成了密闭的环境，在实验中，加热汞消耗了曲颈甑和玻璃钟罩中的氧气，故选项说法正确。 故选A。 5．如图是一个具有刻度和活塞，可滑动的玻璃容器，其中有空气和足量的白磷，将它放在盛有沸水的烧杯上方进行实验。请完成实验报告。 (1)实验目的：测定空气中 的体积分数。 (2)实验现象：白磷着火燃烧，活塞先右移后左移，最后停在刻度约为 (填整数)的位置上。 (3)实验结论：空气的成分按体积分数计算，氧气约占 。 【答案】(1)氧气/O2 (2)8 (3)五分之一 【详解】（1）足量白磷在空气中燃烧，消耗氧气，生成五氧化二磷固体，装置中压强减小，本实验的目的是利用燃烧法测定空气中氧气的含量； （2）白磷着火燃烧，产生大量白烟，放出大量的热，使装置内气体受热膨胀，压强增大，注射器的活塞先向右移动；反应完全后，待装置冷却至室温，由于氧气被消耗，压强减小，注射器的活塞后向左移动，玻璃管至活塞处的容积刻度为10，根据氧气体积约占空气体积的五分之一，故最终停在刻度10-10×=8附近； （3）由上述实验可知，空气的成分按体积分数计算，氧气约占五分之一。 6．（24-25八年级下·上海宝山·期中）铜暴露在空气中，缓慢氧化，生成铜锈。 (1)空气中参与反应的物质除了氧气外，还有 。 (2)基于铜生锈的原理，设计如图实验装置，测定空气中氧气的含量。分析这个方案是否可行，并说明理由 。 【答案】(1)二氧化碳和水 (2)该方案不可行，铜生锈需要二氧化碳、水、氧气，空气中二氧化碳含量约占空气体积的0.03%，铜生锈难以将氧气消耗完（合理即可） 【详解】（1）铜生锈是铜与氧气、二氧化碳和水共同作用的结果，因此空气中参与反应的物质除了氧气外，还有二氧化碳和水； （2）该方案不可行，铜生锈需要二氧化碳、水、氧气，空气中二氧化碳含量约占空气体积的0.03%，二氧化碳消耗完后，铜不能继续锈蚀，所以难以将氧气消耗完，且消耗氧气的同时也会消耗二氧化碳气体，消耗的气体体积不仅是氧气的体积。 7．如图是测定空气中氧气含量的装置图，结合图示探究有关问题。 (1)实验现象： ， 文字表达式为： 。 (2)根据下表提供的数据，完成下表 玻璃管的容积 反应前注射器中气体体积 反应后注射器中气体体积 反应消耗的氧气的体积 18mL 7mL (3)实验过程中，小气球的作用是： 。反应前小气球的状态应是瘪的，否则导致测得氧气含量 。 (4)反应结束停止加热后，为什么要冷却至室温再读取剩余气体的体积数值？ (5)若实验前玻璃管体积为25ml，注射器内气体体积为15ml，实验后注射器内气体体积为9ml，氧气的体积分数为 ，可能的原因为： ； （答2条） 【答案】(1) 玻璃管内固体由黑色变为红色 气球先膨胀后变瘪 (2) 2mL 5mL (3) 平衡压强，防止胶塞飞出 偏小 (4)防止气体受热膨胀占据一部分体积，使得测量结果偏小 (5) 15% 铜粉的量不足 装置气密性不好 【详解】（1）铜与氧气在加热条件下反应生成氧化铜，该反应放热，温度升高，使装置内压强增大，气球膨胀，随着氧气被消耗，气体减少，使得装置内压强减小，气球变瘪，故实验现象为：玻璃管内固体由黑色变为红色，气球先膨胀后变瘪； 该反应的文字表达式为； （2）氧气约占空气总体积的五分之一，则反应后注射器中气体体积为；反应消耗的氧气的体积为； （3）在实验加热过程中，硬质玻璃管内气体膨胀，则实验过程中，小气球的作用是平衡压强，防止胶塞飞出； 反应前小气球的状态应是瘪的，否则如果小气球中预先含有气体，会导致装置内初始气体体积偏大，而在消耗相同体积的氧气后，剩余气体体积偏大，则测得氧气含量偏小； （4）反应结束停止加热后，要冷却至室温再读取剩余气体的体积数值，原因是防止气体受热膨胀占据一部分体积，使得测量结果偏小； （5）若实验前玻璃管体积为25ml，注射器内气体体积为15ml，实验后注射器内气体体积为9ml，则测得氧气的体积分数为； 空气中氧气体积分数约为21%，则该测定结果偏小，可能的原因是铜粉的量不足、装置气密性不好等。 8．实验探究是科学探究的重要形式，请参与测定空气里氧气的含量探究活动并回答问题：           (1)A装置是人教版教材设计的“测量空气里氧气的含量”的实验装置，教材实验所需试剂是水和 (填物质名称)，实验前向集气瓶内加入少量水后将水面上方空间准确分为 等分，该操作中一定要使用的仪器是刻度尺。 (2)小华用A装置测定的氧气含量偏低，可能的原因是 (一点即可)。 (3)A装置用于测量空气中氧气的含量，其实验原理用文字表达式表示为 。 (4)使用B装置进行实验时需交替缓慢推动两个注射器活塞的原因是 ，实验结束后移开酒精灯，恢复到室温后读数即可计算出氧气含量，B装置的优点是 (一点即可)。 【答案】(1) 红磷 五/5 (2)可能的原因是装置漏气（答案合理即可） (3) (4) 使注射器内氧气与铜粉充分反应 反应始终在密闭容器中进行，测量结果更准确（答案合理即可） 【详解】（1）人教版教材“测量空气里氧气的含量”的实验所需试剂是水和红磷；实验前向集气瓶内加入少量水后将水面上方空间准确分为五等分。故填：红磷；五或5。 （2）用A装置测定的氧气含量偏低，可能的原因有：①红磷的量不足，不能将氧气耗尽；②装置漏气(在冷却过程中有外界的空气进入瓶中)；③未等到装置冷却至室温就打开了弹簧夹，并进行读数(因为此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积)；④弹簧夹右边的导管中存有的空气进入集气瓶内；⑤红磷熄灭时，集气瓶中的氧气并没有完全耗尽，只是氧气的浓度达不到红磷燃烧的要求而已。故填：红磷的量不足(答案合理即可)。 （3）红磷与氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷，该反应的文字表达式为：。故填：。 （4）使用B装置进行实验时需交替缓慢推动两个注射器活塞的原因是使注射器内氧气与铜粉充分反应；B装置的优点是反应始终在密闭容器中进行，测量结果更准确。故填：使注射器内氧气与铜粉充分反应；反应始终在密闭容器中进行，测量结果更准确（答案合理即可）。 9．（24-25九年级上·广东江门·期中）教室的门窗长时间关闭，使得同学们感觉较闷，某实验小组测定此时教室内空气中氧气的含量。 【实验】正确收集好教室内的空气，用如图装置测定已知：试管容积为80mL，开始时注射器活塞停留在20mL (1)将装置内的氧气耗尽，则白磷的用量要 。 (2)白磷燃烧的现象：冒出大量 。白磷燃烧的符号表达式为： 。基本反应类型属 （填“分解”或“化合”）反应。 (3)白磷燃烧后剩余的气体主要是 。 (4)待冷却后注射器活塞停留在12mL，教室内空气中氧气的含量为 %。 【结果】教室内空气中氧气的含量偏低。 【评价】 (5)该实验 （填“能”或“不能”）用木炭代替白磷完成。造成教室内空气中氧气含量较低的原因是： 。对此你的建议是： 。 【答案】(1)足量 (2) 白烟 化合 (3) (4)8% (5) 不能 学生呼吸消耗了氧气 经常开窗通风 【详解】（1）将装置内的氧气耗尽，则白磷的用量要足量，故填：足量； （2）白磷燃烧的现象：冒出大量白烟，白磷燃烧的符号表达式为，符合“一变多”的特点，基本反应类型属于化合反应，故填：白烟；；化合； （3）白磷燃烧后剩余的气体主要是氮气，故填：； （4）待冷却后注射器活塞停留在12mL，教室内空气中氧气的含量为，故填：8%； （5）该实验不能用木炭代替白磷完成，是因为木炭燃烧生成二氧化碳，装置中气压无明显变化，不能测定氧气含量。造成教室内空气中氧气含量较低的原因是人员呼吸消耗氧气。建议是经常开窗通风换气，故填：不能；学生呼吸消耗了氧气；经常开窗通风。 10．（24-25九年级上·辽宁鞍山·期中）甲、乙、丙三个同学想探究能否用其他物质来代替红磷完成空气中氧气含量的测定实验。 (1)甲同学首先认为不能用铁丝代替红磷，他的理由是 。 (2)乙同学认为也不能用木炭代替红磷，他的理由是 。 (3)关闭止水夹a、b、c，使过量的红磷和木炭分别在盛有空气的等容积的A、B两瓶中同时燃烧，燃烧停止并冷却至室温。 ①若只打开止水夹 a、c，观察到的现象是 ； ②若只打开止水夹 b、c，观察到的现象是 ； ③若同时打开止水夹a、b、c，观察到的现象是 ，原因是 。 【答案】(1)铁丝在空气中不能燃烧 (2)产生的气体占据了消耗掉的氧气的空间，压强基本不变 (3) 水进入A瓶中 水不会进入B瓶中 水进入两个集气瓶中 A、B两瓶中气体总体积减小，压强变小 【详解】（1）铁丝在空气中不与氧气反应，无法消耗氧气，所以无法用铁丝代替红磷； （2）木炭与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳，生成物是气体，占据了所消耗的氧气的空间，无法形成压强差，压强不变； （3）①若只打开止水夹a、c，红磷燃烧消耗氧气，瓶内压强变小，外界大气压将水压入A瓶中； ②若只打开止水夹b、c，木炭与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳，无法形成压强差，水不会进入B瓶； ③若同时打开止水夹a、b、c，红磷与木炭燃烧都消耗了氧气，只有木炭燃烧产生了二氧化碳，气体总体积减小，压强变小，外界大气压将水压入两个集气瓶中。 【强化训练】 1．（2025·河北邯郸·二模）某研究性学习小组同学利用所学知识，设计了如图所示装置探究空气中氧气的体积分数。下列说法错误的是 A．闭合电源开关，白磷燃烧产生白烟 B．白磷燃烧生成五氧化二磷 C．反应结束后装置冷却到室温，U型管内左侧液面上升 D．通过这个实验能直接得出空气中氧气的质量分数 【答案】D 【详解】A、闭合电源开关，白磷达到着火点会燃烧，白磷燃烧时产生大量的白烟（五氧化二磷固体小颗粒），该选项说法正确； B、白磷燃烧是与氧气反应，生成五氧化二磷，该选项说法正确； C、白磷燃烧消耗了装置内的氧气，反应结束后装置冷却到室温，装置内压强减小，在外界大气压作用下，U 型管内左侧液面上升，该选项说法正确； D、通过这个实验，U 型管内左侧液面上升的体积就是消耗氧气的体积，能直接得出空气中氧气的体积分数，而不是质量分数，该选项说法错误。 故选D。 2．（24-25九年级下·甘肃陇南·期中）如图，化学兴趣小组的同学利用一底部破损的试管测定空气中氧气的含量，实验前试管内与烧杯中的水面相平。下列对该实验的认识不正确的是 A．红磷燃烧产生大量白烟 B．试管内的水面先下降后上升 C．装置冷却后，试管内的水面应上升至刻度2处 D．该装置能减少红磷燃烧产物对空气的污染 【答案】C 【详解】A、红磷燃烧产生大量白烟，说法正确，不符合题意； B、红磷燃烧放热，温度升高，使装置内压强增大，所以试管内水面先下降，随着反应的进行，氧气被消耗，气体减少，反应结束冷却至室温后，压强减小，所以试管内水面上升，说法正确，不符合题意； C、红磷燃烧消耗氧气，氧气约占空气总体积的，所以装置冷却后，试管内的水面应上升至刻度1处，说法错误，符合题意； D、用该装置实验，反应始终在密闭容器中进行，能防止生成的五氧化二磷逸散到空气中，能减少红磷燃烧产物对空气的污染，说法正确，不符合题意。 故选：C。 3．（2025·安徽·模拟预测）用如图所示装置进行实验，测定出空气中约占1/5（按体积计算）。下列叙述错误的是 A．可加热铁丝引燃铜匙中的白磷 B．②中瓶内空气的体积约为150mL C．最终注射器活塞移至约30mL刻度线处 D．白磷的作用是消耗②中瓶内的 【答案】C 【详解】A、加热铁丝可使热量传递给铜匙中的白磷，当温度达到白磷着火点（40℃ ）时，白磷就能被引燃，该选项正确； B、由图可知，①中倒出150mL水用于测定空气中氧气含量，②中瓶内空气的体积与倒出的水体积相当，约为150mL ，该选项正确； C、因为氧气约占空气体积的五分之一，②中空气体积约150mL ，则氧气的体积约为，白磷燃烧消耗氧气，装置内压强减小，注射器内100mL水会进入集气瓶约30mL ，那么最终注射器活塞应移至约刻度线处，不是30mL刻度线处，该选项错误； D、白磷能与氧气反应，在该实验中白磷的作用就是消耗②中瓶内的O2，从而通过进入水的体积测定空气中氧气的含量，该选项正确。 故选：C。 4．（2025·广西崇左·二模）为测定空气中氧气含量的实验装置，兴趣小组的同学设计以下实验装置完成实验（装置气密性良好，药品充足，部分装置省略）。已知：实验前注射器活塞位于40mL处，玻璃管容积为80mL，气球中没有空气。下列说法不合理的是 A．实验过程中，观察到红色铜粉变为黑色 B．加热时要多次缓慢推拉注射器，使铜粉与氧气充分反应 C．充分反应后，冷却至室温，使气球恢复原状，此时注射器活塞应停在约24mL刻度处 D．停止加热，玻璃管冷却后，若气球内气体没有挤出就读数，则测得氧气的含量结果偏大 【答案】C 【详解】A、实验过程中，铜和氧气加热生成氧化铜，可观察到红色铜粉变为黑色，故选项说法合理； B、加热时要多次缓慢推拉注射器，可使铜粉与氧气充分接触，从而完全反应，故选项说法合理； C、铜和氧气加热生成氧化铜，消耗氧气的质量约占空气体积的五分之一，消耗氧气的体积为，充分反应后，冷却至室温，使气球恢复原状，此时注射器活塞应停在约40mL-24mL=16mL刻度处，故选项说法不合理； D、实验前气球中没有空气，停止加热，玻璃管冷却后，若气球内气体没有挤出就读数，气球内的气体占据一定体积，则会导致测得氧气的含量结果偏大，故选项说法合理； 故选C。 5．（24-25九年级上·四川成都·期中）为了帮助同学们更好地理解空气中氧气含量测定的实验原理，老师利用传感技术定时测定了实验装置(如图1)内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线变化趋势(如图2)所示。下列说法错误的是 A．图1使用电烙铁发热引燃物质红磷，使实验结果更精确 B．图2中曲线X表示压强变化，Y表示温度，Z表示氧气浓度 C．AB段变化的原因是由于温度升高对压强的影响比气体体积减少对压强的影响大 D．据图2，t时刻才打开K，此时装置降至原温度、氧气耗尽、水进入集气瓶 【答案】D 【详解】A、接通电源使用电烙铁发热，引燃物质红磷，防止了燃烧匙伸入集气瓶中时导致的部分气体受热膨胀逸出，使实验结果更准确，说法正确，不符合题意； B、红磷燃烧放出热量，温度升高，压强增大，然后随着氧气的消耗，装置内的压强减小，反应结束冷却至室温后，打开止水夹，由于水的进入，装置内的压强恢复至原压强，即X表示压强变化；红磷燃烧放出热量，温度升高，反应结束后温度降低，恢复至原温度，即Y曲线表示的是温度；随着红磷的燃烧，装置内的氧气的含量逐渐降低，所以Z曲线表示氧气的浓度，说法正确，不符合题意； C、结合图2中Y、Z两条曲线，图2中AB段气压变化的原因是红磷燃烧放热，使瓶内气体受热膨胀，压强变大，同时红磷燃烧消耗氧气，气体减少，压强减小，但由于反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体体积减少对压强的影响大，所以AB段气压增大，说法正确，不符合题意； D、从图2中可以看出到达反应时间t时才打开活塞K，Z曲线后部分纵坐标值增大，说明集气瓶中的氧气并没有消耗到0，此时装置降至原温度、水进入集气瓶，说法错误，符合题意。 故选：D。 6．（2025·江苏无锡·二模）某兴趣小组利用氧气传感器探究不同物质在空气中燃烧的耗氧量情况。足量蜡烛和红磷分别在相同的密闭容器中燃烧，测得氧气体积分数变化如图所示。下列说法正确的是 A．红磷燃烧过程中，产生大量白色烟雾 B．该实验能说明空气中氧气体积分数约为21% C．图中a点与b点对应容器内氮气体积分数相等 D．若将足量蜡烛和红磷放在同一密闭容器中燃烧，可使氧气体积分数降至3% 【答案】B 【详解】A、红磷在空气中燃烧，产生大量白烟，故说法错误； B、该实验能说明空气中氧气的体积分数约为21%，是因为反应前测得的氧气体积分数约为21%，故说法正确； C、图中a点与b点对应容器内氮气体积分数不相等，是因为红磷燃烧生成五氧化二磷固体，蜡烛燃烧生成水和二氧化碳气体，虽然两种物质耗氧量相等，但是蜡烛燃烧生成了二氧化碳，因此a点氮气体积分数小于b点，故说法错误； D、若将足量蜡烛和红磷放在同一密闭容器中燃烧，氧气的体积分数不能降至3%，是因为蜡烛先熄灭，氧气体积分数降低至10%时，红磷熄灭，故说法错误。 故选B。 7．（2025·四川成都·一模）兴趣小组分别取足量红磷、白磷采用图1装置测空气中O2含量，记录并处理数据分别如图2和图3所示。已知相同条件下，气体的压强与体积成正比。下列说法错误的是 A．红磷和白磷燃烧均产生大量白烟，放热 B．图2中200s后O2含量上升，可能原因是降温后气体逐渐混合均匀 C．由图2和图3可知，选择红磷燃烧，可较快地完成空气中氧气含量的测定且实验误差小 D．图3可知，该实验中白磷消耗的O2占空气体积的19.37% 【答案】C 【详解】A、红磷和白磷燃烧均产生大量白烟，放热，说法正确，不符合题意； B、红磷燃烧放热，反应结束后温度逐渐恢复至室温，则图2中200s后O2含量上升，可能原因是降温后气体逐渐混合均匀，说法正确，不符合题意； C、由图2可知，用红磷测定空气中氧气的含量，氧气的体积分数由20.08%降至9.26%，氧气的体积分数减少；白磷燃烧消耗氧气，气体减少，则反应结束冷却至室温后，装置内压强减小，相同条件下，气体的压强与体积成正比，则由图3可知，白磷消耗的O2占空气体积的，则测量空气中氧气含量用白磷更准确，说法错误，符合题意； D、白磷燃烧消耗氧气，气体减少，则反应结束冷却至室温后，装置内压强减小，相同条件下，气体的压强与体积成正比，则由图3可知，该实验中白磷消耗的O2占空气体积的，说法正确，不符合题意。 故选：C。 8．（24-25九年级上·福建漳州·期中）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，并检查该装置的气密性。 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)红磷燃烧的的文字表达式 ，现象 。 (2)步骤①中检查气密性时，将装置乙玻璃容器浸没水中，如果观察到 ，则说明气密性好。 (3)装置甲中150毫升集气瓶中装入1/5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。 (4)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，你会选用药品是 ，理由 。 【答案】(1) 产生大量白烟，放出热量 (2)容器内没出现水或没有气泡冒出 (3)33.2 (4) 食品脱氧剂 能耗尽密闭容器内的氧气且不需要点燃 【详解】（1）红磷与氧气点燃生成五氧化二磷，文字表达式为； 红磷燃烧产生大量白烟，并放出热量； （2）步骤①准备如图乙的玻璃容器，顶部用密封盖密封，并检查该装置的气密性，将装置乙玻璃容器浸没水中，如果观察到容器内没出现水或没有气泡冒出，则说明气密性好； （3）装置甲内空气的体积：150mL×（1- ）=120mL；根据丙图可知，选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：50mL-16.8mL=33.2mL； （4）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，可选择食品脱氧剂，因其能耗尽密闭容器内的氧气且不需要点燃。 9．（24-25九年级上·重庆江北·期中）化学兴趣小组对“空气中氧气含量测定”展开项目式学习。 (1)【活动一】拉瓦锡研究空气成分经典实验学习 二百多年前，法国化学家拉瓦锡用图1装置研究空气成分，得出空气是由 组成的。 (2)【活动二】仿照拉瓦锡实验 ①课本用图2装置仿照拉瓦锡实验原理，集气瓶中反应的符号表达式为 。 ②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水能被压入集气瓶中的原因是 。 (3)【活动三】创新实验 兴趣小组设计了图3装置进行实验。集气瓶容积，实验前集气瓶中装了水，量筒中水的液面读数为，装置不漏气且红磷足量，接通电热棒，红磷立即被点燃。 ①若各项操作都正确，实验结束后，量筒中液体理论上的正确读数应约为 mL。 ②该实验创新的优点是 。 (4)【活动四】数字化实验兴趣小组利用图4的设备测定教室内的空气中氧气的含量，所用仪器完好无损，软件正常运行，电脑显示的数据如图5所示： 请分析氧气浓度达不到的可能原因是 （写一点） 【答案】(1)氮气和氧气 (2) 红磷燃烧消耗瓶内氧气生成固体，导致瓶内压强减少，大气压把烧杯中的水压入集气瓶中 (3) 5 污染少或实验误差小 (4)室内通风不足，学生较多，呼吸作用消耗部分氧气或测量时可能处于植物光合作用较弱时刻，空气中氧气含量偏低（合理即可） 【详解】（1）二百多年前，法国化学家拉瓦锡用如图定量的方法研究空气成分，得出空气是由氮气和氧气组成的； （2）①、红磷和氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷，反应的符号表达式为：； ②、冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水能被压入集气瓶中的原因是红磷燃烧消耗瓶内氧气生成固体，导致瓶内压强减少，大气压把烧杯中的水压入集气瓶中； （3）①若各项操作都正确，根据理论预测，集气瓶容积250mL，实验前集气瓶中装了50mL水，氧气约占空气体积的五分之一，则消耗氧气的体积为（250mL-50mL）×=40mL，故量筒中水进入集气瓶的体积为40mL，而实验前量筒中水的液面读数为45mL，则实验结束后量筒中液读数应约为45mL-40mL=5mL； ②、该实验创新可以避免红磷燃烧产生的白烟逸散到空气中，减小对空气的污染；另外该实验避免伸入红磷速度太慢而产生的误差，使实验结果更准确； （4）氧气浓度达不到21%的可能原因是室内通风不足，学生较多，呼吸作用消耗部分氧气或测量时可能处于植物光合作用较弱时刻，空气中氧气含量偏低等。 10．（24-25八年级上·山东烟台·期末）拉瓦锡被称为“现代化学之父”，我们要沿着科学家的足迹去探究。 (1)二百多年前，法国化学家拉瓦锡利用图1装置进行实验，得出结论：空气由氧气和 组成，其中氧气约占空气总体积的五分之一。根据图2资料卡片判断反应物选用汞的优点中不可能的是 。 A．实验过程中没有污染                 B．汞蒸气与氧气反应能将密闭容器空气中的氧气几乎耗尽 C．在汞槽中起到液封作用             D．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气 (2)小强同学对反应物进行优化，采用图3装置进行实验，反应结束后，冷却到室温，打开弹簧夹，注射器活塞理论上应从10mL刻度处缓慢移动至 mL刻度处。 (3)小明对图3实验进行了如图4所示的改进。图4实验中，为了使氧气反应更充分，实验中可采取的措施是 ，若实验后未将气球中气体挤出，会导致测得氧气含量偏 （填“大”或“小”）。 (4)为了更精确的定量了解空气中氧气含量及误差原因，同学们引入数字化传感器按图5装置进行实验，记录并处理数据见图6。B点到F点（温度已降至室温）的实验过程中，从图5装置中可观察到的现象是 。起点A的坐标为（0，20.99），通过数据我们可以直接得出玻璃管内原来空气中氧气的体积百分含量为 ，F点的坐标为（203，4.23），则整个过程中铜粉实际消耗的氧气的体积为 mL（已知玻璃管体积为100mL）。 【答案】(1) 氮气 A (2)2 (3) 反复推拉注射器 大 (4) 气球鼓起后又瘪,红色粉末逐渐变为黑色 20.99% 16.76 【详解】（1）法国化学家拉瓦锡利用图1装置进行实验，得出结论：空气由氧气和氮气组成的； A、汞和生成的氧化汞都有毒，会造成污染，选项错误，符合题意； B、汞蒸气与氧气反应能将密闭容器空气中的氧气几乎耗尽，选项正确，不符合题意； C、汞常温下是液态，在汞槽中起到液封作用，选项正确，不符合题意； D、由资料卡片可知，生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气，选项正确，不符合题意； 故选A； （2）图3装置中，试管中氧气的含量约为，则注射器活塞从10mL刻度处缓慢移动至10mL-8mL=2mL刻度处； （3）反复推拉注射器活塞，增强空气的流动性，能使装置中的氧气与铜充分接触，反应更充分； 若实验后未将气球中气体挤出，会使活塞向右偏移，导致测得氧气含量偏大。 （4）加热过程中,装置内气体膨胀,压强增大，气球变大，铜和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜,温度已降至室温后,气体减小,装置内压强减小，气球变小,故从图3装置中可观察到的现象是气球鼓起后又瘪,红色粉末逐渐变为黑色; 由图中数据我们可以直接得出玻璃管内原来空气中氧气的体积百分含量为20.99%。 由由图中数据可知，整个过程中铜粉实际消耗的氧气的体积为。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$