实验2 空气中氧气体积分数的测定-【中考得高分】2025年中考化学实验与探究

中考得高分化学实验与探究 实验2空气中氧气体积分数的测定 即复习实验内容。 【实验过程】 将集气瓶的容积划分为 等份并加以标记，连接好装置并检查 止水夹 用止水夹夹紧橡胶管，在燃烧匙内装入足量的红磷，在酒精灯火焰上点燃红磷后 将燃烧匙 伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞，观察到 红磷 水 ,发生反应的化学方程式为 待集气瓶冷却到室 温后，打开止水夹，观察到 【实验原理】 红磷在集气瓶中燃烧，消耗集气瓶中空气里的 ,使集气瓶中气体 ,压强 打开止水夹后，在外界大气压的作用下，烧杯中的水被压入集气瓶中，集气瓶中水面 ,从而确定空气中氧气的体积分数。 【实验结论】 空气中的氧气约占空气总体积的 幽总结实验要点。 1.药品的选择 ①选择红磷的原因：红磷在空气中只和氧气发生反应，且不生成其他气体。 ②不选择硫或木炭的原因：硫或木炭燃烧消耗氧气，但生成二氧化硫或二氧化碳气体，集气瓶 内压强基本不变。可以将烧杯内的水换成氢氧化钠溶液，吸收生成的二氧化硫或二氧化碳气体。 ③不选择铁丝的原因：铁丝在空气中不能燃烧。 ④红磷必须过量的原因：红磷过量才能与空气中的氧气完全反应，使消耗的氧气的体积更接近 于空气中氧气的实际体积。 2.误差分析 ①结果小于1/5的原因：装置漏气；红磷的量不足，未把氧气耗尽；红磷燃烧后未冷却到室温就 打开止水夹。 ②结果大于1/5的原因：燃烧匙伸入集气瓶的速度太慢，空气受热排出；止水夹没有夹紧。 @强化实验练习。 6 燃烧匙上电热棒 1.[装置创新](2024·内蒙古赤峰)如图所示是测定空气中氧气含量的改进实 玻璃管 验装置（夹持装置已省略），对该实验认识正确的是 A.现象：实验过程中，红磷燃烧，产生大量白雾 红磷 B.推论：实验后，玻璃管中剩余气体具有可燃性 第一部分教材实验 C.分析：红磷的量多或少，都不会影响实验结果 D.评价：用改进装置进行实验，能减少对空气的污染 2.[数字化实验]使用智能手机应用软件采集环境中的压强数据可用于测定空气中氧气的体积 分数。实验装置如图1所示，使用激光笔引燃烧杯内的红磷，红磷燃烧前后测得压强随时间 变化的曲线如图2所示。下列说法不正确的是 ↑压强/kPa 1150 1100 1050 1092.1 密闭 保鲜盒 1000 a/ 口989.0 950 半盖的 900 玻璃片 850 机 800 801.1 烧杯 750 700 650 足量红磷 600)102030405060708090100110120130140150时间/s 图1 图2 A.实验前须检查装置的气密性 B.通过图2数据分析可知红磷燃烧不能耗尽装置内的氧气 C.曲线ab段说明红磷燃烧放出气体 D.c点和a点时装置内的温度相同 3.[装置创新]学习化学离不开实验和科学探究。 【实验一】甲、乙两位同学分别用图1所示的装置定量测定空气中氧气的 体积分数。已知集气瓶中空气的体积为250mL(已扣除瓶塞和瓶中水所 占体积)。 实验过程如下： ①检查装置的气密性； 图1 ②用止水夹夹紧橡胶管后，将燃烧匙中的红磷在酒精灯火焰上点燃后伸入集气瓶中，并将导 管伸入装有100mL水的量筒中； ③一段时间后，打开止水夹，等水不再进入集气瓶时，从量筒中取出导管，记录量筒中剩余水 的体积； ④甲同学记录量筒中剩余水的体积为55mL,乙同学记录量筒中剩余水的体积为44mL。 (1)红磷燃烧的化学方程式为 (2)甲同学测得空气中氧气的体积分数为 ,乙同学测得氧气的体积分数 (选填“偏大”或“偏小”)。 (3)导致乙同学实验结果的原因可能是 (填序号)。 A.红磷的量不足 B.实验过程中，没有夹紧止水夹 C.装置未完全冷却就打开止水夹 D.点燃红磷后，燃烧匙伸入集气瓶中太慢 中考得高分化学实验与探究 (4)在老师的指导下，甲、乙两位同学分别又重复了几次该实验，测得了比较准确的数据。甲 同学提出在不改变其他条件的情况下，能否用木炭代替红磷做这个实验呢？乙同学认为 不行，原因是 。 乙同学预先在集 气瓶内加入 后，用木炭做实验也收到了较好的效果。 【实验二】某化学兴趣小组对“空气中氧气体积分数的测定”实验进行了改进，设计图2所示 实验方案，收到了良好的效果。 红磷 止水夹 注射器 活塞在20mL刻度处 的试管 图2 (5)实验前，打开止水夹，将注射器的活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松 手，若 ,则说明装置的气密性良好。 (6)活塞位置如图2所示，若实验前先夹紧止水夹，用酒精灯加热点燃红磷，燃烧结束后待试 管冷却至室温再打开止水夹，观察到活塞前沿将停留在 mL刻度处；若实验前打 开止水夹，用酒精灯加热点燃红磷，燃烧结束后待试管冷却至室温，观察到活塞前沿将停 留在 mL刻度处。 (7)该装置与教材上的实验装置相比，其优点是 (写一点即可)。 4.[数字化实验](2024·四川成都)空气中含有多少氧气呢？学习小组开展了“测定空气里氧 气含量”的探究活动。 【查阅资料】①红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃；②在相同的温度和体积下，气 体压强与分子数成正比；③在相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比 【史料研究】二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反 曲颈甑 玻璃钟罩 应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的1/5。 (1)加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的 现象是 ,产生该现象的原因是 【设计与实验】设计并利用图2装置测空气里氧气含量。 图1 (2)主要步骤如下，正确的顺序为 (填序号)。 止水夹 ①用止水夹夹紧橡胶管 ②红磷熄灭并冷却后，打开止水夹 ③点燃红磷后立即伸入集气瓶中并塞紧橡皮塞 ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份并加以标记 图2 (3)实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 【优化与实验】同学们利用图2装置进行多次实验，水面均未上升到刻度1处。经讨论后，分 别取足量的红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5所示。 第一部分教材实验 氧气含量/% 25 压强/kPa 20.08 110 20代 氧气浓度 103.154 气体压强 传感器 100 传感器 10 8.05 926 90 D83.11 0100200300400500时间/s 0100200300400500600700时间/s 图3 图4氧气含量随时间变化图 图5压强随时间变化图 (4)图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 (5)图5中BC段压强增大的原因是 计算得白磷消耗的氧气占空气体积的 (结果保留两位小数)%。 【反思与交流】 (6)图2实验中，水面未上升到刻度1处的原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将 氧气消耗完的主要原因是 (7)上述实验中汞、白磷和五氧化二磷都有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端， 可选择的替代药品有 (写一种即可)。 5.[原理改进·装置创新·数字化实验]某化学兴趣小组对教材中“空气中氧气体积分数的测 定”实验结束后集气瓶中是否还含有氧气产生怀疑，于是同学们设计了如图1装置来探究磷 在空气中燃烧后氧气浓度的变化情况。 燃烧匙 氧气浓度/% 气体压强传感器 A 氧气浓度传感器 湿度传感器 20 B 15 红磷 四颈平底烧瓶 10 白磷 1.70日 E 蒸馏水 0 200 400时间/s 图1 图2 【提出问题】足量红磷在密闭的容器内燃烧熄灭后，容器中是否有氧气剩余？ 【作出猜想】猜想一：有氧气剩余 猜想二：无氧气剩余 【实验验证】该小组同学按图1所示组装好实验装置，利用高能激光笔照射燃烧匙内的红磷， 红磷燃烧直至熄灭；待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔 照射，发现白磷还能被点燃。 (1)高能激光笔的作用是 (2)红磷燃烧的产物与瓶底的蒸馏水发生化合反应生成磷酸，磷酸的化学式为H3PO4,写出 该反应的化学方程式： 【实验结论】 (3)根据上述实验现象，得出的结论是猜想 正确。 中考得高分化学实验与探究 (4)教材上用红磷燃烧的方法 (选填“能”或“不能”)精确地测定空气中氧气的体积 分数，根据实验现象，用燃烧法测定空气中氧气的体积分数时，选择 (选填“红 磷”或“白磷”)更合适，理由是 【拓展延伸】 (5)图2是该小组同学从开始实验到最后装置冷却的整个实验过程中，用传感器测得容器内 氧气浓度变化的曲线图。在图2中 (填图2中字母)点时红磷熄灭，白磷开始燃 烧至熄灭对应的曲线为 (用图2中字母表示)段。 (6)兴趣小组分析对比曲线BC段和DE段，得出了“不同物质燃烧，需要的氧气浓度不一 样”的结论。同学们由此联想到 (填物质名称)在空气中不能点燃，但在氧气中 能点燃并剧烈燃烧。 【实验改进】为提高测定空气中氧气体积分数的精确度，化学兴趣小组又对实验进行了创新 改进。 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，立即向管口注人一滴水将玻璃管密封，水滴的下端标 为A,弹动玻璃管使食品脱氧剂粉末分布均匀且紧密，食品脱氧剂的上端标为O,如图3 甲所示； 水滴 玻璃管 AB 食品脱氧剂 鲜 橡皮塞 水滴 食品脱氧剂 甲 乙 图3 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3乙所示； ④测量出AO段和AB段的长度，并计算出AB和AO的比值，将数据记录在表格中。 AO/mm AB/mm AB/AO 实验数据 525.5 110.0 0.2093 (7)根据表格中的实验数据，可知空气中氧气的体积分数为 (8)实验步骤③中，将食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中的目的是 (9)实验步骤②中，如果玻璃管内的食品脱氧剂粉末分布不够紧密，会使实验结果 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。null