备战中考化学测定空气中氧气含量的探究教师版.docx
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备战中考化学测定空气中氧气含量的探究教师版
专练04测定空气中氧气含量的探究
1.实验创新是中学生最为重要的科学素养,如图是某校师生测定空气中氧气含量的
创新实验。
(已知白磷在40℃时即燃烧,其燃烧现象与产物与红磷燃烧相同)
【实验步骤】
(1)测量试管的容积。
(2)检查装置的气密性。
(3)装药品,将注射器活塞调整到合适位置,连接好仪器。
(4)用弹簧夹夹紧胶皮管,加热粗铜丝,观察现象。
(5)燃烧结束后,打开弹簧夹,观察注射器活塞的移动情况。
【反思交流】
(1)测量试管容积的方法是 。
(2)若试管的容积为60mL,加热前注射器活塞至少应调整到 mL以上(填整数)。
(3)该实验中利用铜丝加热会不会影响测量结果?
你的看法是 。
【答案】
(1)把试管装满水,然后把水倒入量筒中测量;
(2)12;(3)不会,尽管铜丝会消耗掉一定氧气,但是实验的目的就是为了消耗氧气,并且生成物是非气体物质;
【解析】
(1)测量试管的容积时,可以先装满水,然后将水倒入量筒中进行测量;
但是白磷在燃烧过程中会放出热量导致气体的体积膨胀,所以至少要放在12ml处;
(3)实验中利用铜丝加热,不会影响测量结果,尽管铜丝会消耗掉一定氧气,但是实验的目的就是为了消耗氧气,并且生成物是非气体物质;
2.小科同学利用长柄W形玻璃管,完成了燃烧条件的探究与空气中氧气含量的粗略测定两个实验。
在如图所示装置(省略夹持仪器,下同)中,向W形玻璃管中放入足量红磷和白磷,塞好橡皮塞,关闭活塞。
然后将其放入80℃的热水中,观察到红磷不燃烧而白磷燃烧。
(一)燃烧条件的探究
(1)通过实验现象说明可燃物燃烧应具备的条件是
(2)上述实验利用长柄玻璃管的优点是 (写出一条)
(二)空气中氧气含量的粗略测定:
将刚才关闭的活塞打开,烧杯中的水进入封闭的长柄W形玻璃管。
(3)若烧杯中原有水a毫升,最终剩余的水为b毫升,长柄W形玻璃管的容积为c毫升,则测定的空气中氧气体积比例为 (用字母表示)
(4)若本实验测定的空气中氧气含量偏低,则可能的原因是 (写出一条)
【答案】
(一)
(1)可燃物的温度必须达到着火点;
(2)增大了玻璃管的容积,防止白磷燃烧放热,造成玻璃管内气体急剧膨胀而发生爆炸;
(二)(3);
(3)装置的气密性差或白磷量不足或没等到装置冷却就打开活塞。
【解析】
(一)
(1)将红磷和白磷塞好后放入80℃的热水中,观察到红磷不燃烧而白磷燃烧,说明温度达到了白磷的着火点而没有达到红磷的着火点,可燃物发生燃烧必须具备两个条件,与氧气接触;温度达到可燃物的着火点;
故填:
可燃物的温度必须达到着火点;
(2)增大了玻璃管的容积,防止白磷燃烧放热,造成玻璃管内气体急剧膨胀而发生爆炸;
故填:
增大了玻璃管的容积,防止白磷燃烧放热,造成玻璃管内气体急剧膨胀而发生爆炸;
(二)(3)(a﹣b)毫升为玻璃管内氧气的体积,故则测定的空气中氧气体积比例为=;
故填:
;
(3)若本实验测定的空气中氧气含量偏低,则可能的原因是装置的气密性差或白磷量不足或没等到装置冷却就打开活塞等。
故填:
装置的气密性差或白磷量不足或没等到装置冷却就打开活塞。
3.以下四个实验装置,可用于“测定空气中氧气的含量”。
请认真分析,回答下列问题。
(1)拉瓦锡用装置 (填写字母)定量研究了空气的成分,在密闭容器中,空气中的氧气与 反应,生成固态物质。
人们沿着科学家的足迹,对反应物进行了优化,分别用铜粉、红磷等进行实验,其原理都是采用 (填“物理”或“化学”)方法,从混合气体中除去某种气体,从而达到物质的分离。
(2)实验过程中,需要不断推拉注射器活塞的装置是 (填写字母),利用此装置进行实验,可能造成实验误差的因素是 (答一条)。
(3)装置C、D的实验都用到了红磷,写出反应的化学方程式 ;反应结束后,待装置冷却至室温,打开弹簧夹,装置D中(试管容积为40mL),注射器活塞从10mL刻度处缓慢移动至 mL刻度处停止(误差忽略不计)。
【答案】
(1)A;汞;化学。
(2)B;反应前后气球的体积不相等。
(3)4P+5O22P2O5;2。
【解析】
(1)拉瓦锡用装置A定量研究了空气的成分,在密闭容器中,空气中的氧气与汞反应,生成固态物质;
分别用铜粉、红磷等进行实验,其原理都是采用化学方法,从混合气体中除去某种气体,从而达到物质的分离。
故填:
A;汞;化学。
(2)实验过程中,需要不断推拉注射器活塞的装置是B,能使装置中的氧气充分反应,利用此装置进行实验,可能造成实验误差的因素是反应前后气球的体积不相等。
故填:
B;反应前后气球的体积不相等。
(3)装置C、D的实验都用到了红磷,红磷燃烧生成五氧化二磷,反应的化学方程式:
4P+5O22P2O5;
注射器活塞从10mL刻度处缓慢移动至:
10mL﹣40mL×=2mL刻度处停止。
故填:
4P+5O22P2O5;2。
4.空气中氧气含量测定的再认识。
【经典赏析】教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图1)。
该实验中选择使用汞的优点有 。
A.实验过程中没有污染
B.在汞槽中起到液封作用
C.生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
D.能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽
【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(装置如图2),写出红磷燃烧的化学方程式 。
兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于21%。
【提出问题】用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量?
【进行猜想】
(1)装置漏气;
(2) 装置内氧气有剩余;…
【实验与交流】在老师的指导下,小明分别用过量的红磷和白磷进行该实验,用测氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气浓度分别为8.85%和3.21%,请从燃烧条件的角度回答产生上述结果的主要原因 。
【实验探究1】小明根据铁生锈的原理,探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量,于是进行了实验(装置如图3)通过7天测得的数据计算空气中氧气的含量为19.13%。
【交流与反思】与用红磷燃烧的方法相比,用铁丝生锈的方法测定的主要优点及原因:
。
【实验探究2】为了加快反应速率,小明通过查阅资料,利用铁粉、炭粉、氯化钠等物质又进行了实验(装置如图4),8分钟后测得的数据如表:
实验前的体积
实验后的体积
集气瓶内空气
烧杯内蒸馏水
烧杯内剩余蒸馏水
131mL
90.0mL
63.6mL
请计算出空气中氧气含量 (计算结果保留一位小数)
【结论与反思】通过上述实验探究,选择 (填物质名称)进行实验,可较为快速地完成实验并减小实验误差。
【拓展延伸】铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀,生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3],若将图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验,请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量,并说明理由。
。
【答案】
【经典赏析】BCD。
【实验回顾】4P+5O22P2O5;
【进行猜想】红磷不足;
【实验与交流】白磷的着火点比红磷的着火点低;
【交流与反思】装置内残留的氧气更少,实验结果更准确;
【实验探究2】20.2%;
【结论与反思】铁粉、炭粉、氯化钠和蒸馏水;
【拓展延伸】不能;因为空气中二氧化碳含量约只有0.03%,铜不能将装置中的氧气几乎耗尽。
【解析】
【经典赏析】
教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图1)。
该实验中选择使用汞的优点有在汞槽中起到液封作用;生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气;能将密闭装置内空气中的氧气集合耗尽,故选BCD;
【实验回顾】磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷,反应的化学方程式为:
4P+5O22P2O5;
【进行猜想】实验中所取的红磷不足(或实验前没有夹弹簧夹、实验装置可能未冷却就打开弹簧夹等);
【实验与交流】小明分别用过量的红磷和白磷进行该实验,用测氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气浓度分别为8.85%和3.21%,请从燃烧条件的角度回答产生上述结果的主要原因白磷的着火点比红磷的着火点低;
【交流与反思】铁丝在水、氧气的条件下很容易生锈,与用红磷燃烧的方法相比,用铁丝生锈的方法测定的主要优点及原因:
装置内残留的氧气更少,实验结果更准确;
【实验探究2】
烧杯内蒸馏水减少的体积为氧气的体积=90mL﹣63.6mL=26.4mL
空气中氧气含量=×100%≈20.2%
【结论与反思】
通过上述实验探究,选择铁粉、炭粉、氯化钠和蒸馏水或白磷等物质进行实验,可较为快速地完成实验并减小实验误差。
【拓展延伸】铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀,生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3],若将图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验,不能比较准确地测定空气中氧气的含量,因为空气中二氧化碳含量约只有0.03%,铜不能将装置中的氧气几乎耗尽。
5.化学兴趣小组对空气中氧气含量的测定进行了如下实验探究。
将数显设备、三种传感器(气体压强、温度、氧气浓度)和其它装置按图1连接,装置气密性良好。
实验开始,打开并调试好传感器和数显设备,用酒精灯将足量红磷点燃,立即将燃烧匙伸入瓶中并塞紧橡皮塞。
各传感器测得的数据如图2所示,横坐标为时间,纵坐标表示该段时间内气体压强、温度、氧气浓度对应的变化情况。
(1)写出红磷燃烧的化学方程式:
。
(2)根据图2中压强变化曲线,bc段压强升高的原因是 。
实验结束打开活塞的过程中,压强曲线中对应的线段是 。
(3)图2中X曲线表示的是 (填“温度”或“氧气浓度”)变化情況。
(4)实验结束测得装置内氧气浓度为8.85%后改用足量白磷实验测得氧气浓度为3.21%
①白磷燃烧的微观图示如图3,写出白磷燃烧的化学方程式:
。
②采用教材装置测定空气中氧气含量时,改用白磷能使测定结果较准确的原因是 。
③根据实验结果,你对燃烧条件的新认识是 。
【答案】
(1)4P+5O22P2O5;
(2)红磷燃烧放热,使装置内气体受热膨胀,压强变大;de;
(3)温度;
(4)①P4+5O2P4O10;
②足量的白磷燃烧消耗的氧气的更多;
③不同物质燃烧需要氧气的最低浓度不同。
【解析】
(1)磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷;故填:
4P+5O22P2O5;
(2)红磷燃烧放热,使装置内气体受热膨胀,压强变大,所以bc段压强升高;由于红磷燃烧消耗了氧气造成装置内的压强减小,但实验结束打开活塞的过程中,压强又变大,恢复到反应前的压强;故填:
红磷燃烧放热,使装置内气体受热膨胀,压强变大;de;
(3)图2中X曲线随着反应的进行慢慢变大,反应结束后,又慢慢变小,最后恢复至反应前的水平,所以这条曲线表示的是温度;若是氧气的浓度就会越来越小;故填:
温度;
(4)①由微观反应示意图可知,白磷的化学式为P4,白磷与氧气在点燃的条件下反应生成十氧化四磷;故填:
P4+5O2P4O10;
②足量的白磷燃烧消耗的氧气的更多,所以采用教材装置测定空气中氧气含量时,改用白磷能使测定结果较准确;故填:
足量的白磷燃烧消耗的氧气的更多;
③由实验可知不同物质燃烧需要氧气的最低浓度不同;故填:
不同物质燃烧需要氧气的最低浓度不同。
6.某兴趣小组开展“测定密闭容器中某种气体的体积分数”的探究实验。
【实验1】按图1所示装置,用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。
【实验2】按图2所示装置,在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂(其中辅助成分不干扰实验),利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。
(1)实验1中,红磷燃烧的主要现象是 。
红磷熄灭后,集气瓶冷却至室温,打开K,水能倒吸入集气瓶的原因是 。
(2)为提高实验的准确性,
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