初中化学测定空气里氧气含量的探究解答题

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Cu ₂（OH） ₂CO ₃]，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。 　　。

下面是初中化学中常见的几个基本实验。请回答下列问题。

（1）图A实验中，红磷必须足量的原因是　　。

（2）图B实验中可观察到的现象是　　。

（3）图C实验是配制氯化钠溶液过程中量取水的操作，该操作将导致所配制的溶液溶质质量分数　　（填“偏大”或“偏小”）

（4）图D实验中玻璃棒的作用是　   。

（5）图E操作中得到的滤液仍浑浊，其原因可能是　　（写一条即可）。

（6）图F实验中，加热片刻后，可观察到棉球上的酒精燃烧而水不燃烧，由此可得出燃烧条件之一是　　。

U型玻璃管是常见的化学仪器，在实验中有广泛的应用。

（1）借助U型玻璃管探究微粒的性质，如图1所示，打开玻璃旋塞，观察到湿润的红色石蕊试纸从左到右先后变蓝，该实验说明分子　　，湿棉花的作用是　　。

（2）借助U型玻璃管探究钢铁锈蚀的条件，如图2所示：

①一段时间后潮湿的钢丝棉有明显锈迹，干燥的钢丝棉没有锈迹，此现象说明　　。

②实验结束时，细心的同学发现浸没在凉开水中的钢丝棉也有少量锈迹，说明本实验有不完善之处，请利用原有装置提出具体改进方案　　。

（3）借助U型玻璃管粗略测定空气中氧气的体积分数，如图3所示，得出空气中氧气体积分数约为五分之一的实验现象是　　。

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）。

下列是初中化学常见的实验。请回答下列问题

（1）图A所示实验结束后，进入集气瓶中水的体积小于瓶内原气体体积的五分之一，造成该现象的原因是　　（答出一条即可）。

（2）图B所示实验观察到木屑先燃烧，燃烧的顺序说明燃烧的条件之一是　　。

（3）图C所示实验不能验证质量守恒定律的原因是　　。

（4）配制一定质量分数的氯化钠溶液，按图D所示量取溶剂，其他操作均正确，最终导致配制的溶液溶质的质量分数　　（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

实验室用如图所示装置制取氧气并完成相关实验（夹持仪器已略去）。

（1）仪器①的名称是　　。

（2）A装置中反应的化学方程式为　　。

（3）用C装置收集气体的方法是　　（填选项字母）。

a．排水法   b．向下排空气法    c．向上排空气法

（4）检验C中收集满氧气的方法是　　。

（5）C中收集满氧气后，打开弹簧夹K₁、K₄，关闭K₂、K₃，其中打开K₁的目的是　　，点燃D中燃烧匙内的红磷后，立即伸入C装置中并把塞子塞紧，观察到红磷燃烧的现象是　　，待红磷熄灭、C装置冷却后，打开K₃，观察到的现象是　　。

（1）为测定空气中氧气的含量，某课外活动小组对课本上的实验做了如下改进：如图1所示，在一个注射器和装有较多铜丝的硬质玻璃管内共封闭80mL空气，然后给硬质玻璃管加热，并缓慢向右推动注射器的活塞，至硬质玻璃管内铜丝变黑且较长时间内无进一步变化时停止加热，待剩余气体冷却至室温，请回答：

①实验前，检查本装置气密性的一种方法是：先固定注射器的活塞，再用酒精灯加热硬质玻璃管，可观察到 　　，说明气密性良好。

②实验结束后，注射器内气体的体积减少了约 　　mL，这是因为 　　。

①甲方案的玻璃管中实验现象是 　　。乙方案的烧杯中发生反应的化学方程式是 　　。

②甲方案实验过程中，操作步骤正确的是 　　（填序号）。

A．实验开始时，先通入CO，再加热；实验结束时，先停止加热，再停止通入CO

B．实验开始时，先加热，再通入CO；实验结束时，先停止加热，再停止通入CO

C．实验开始时，先通入CO，再加热；实验结束时，先停止通入CO，再停止加热

D．实验开始时，先加热，再通入CO；实验结束时，先停止通入CO，再停止加热

③两种方案相比，乙方案更好，其原因是 　　。

化学是一门以实验为基础的科学，通过实验可以发现和验证化学原理，获得新的化学知识。请回答下列与化学实验有关的问题：

（1）利用课本实验测定空气里氧气的含量。得到氧气的含量小于 $\frac{1}{5}$，可能的原因是：　　。（写一种即可）

（2）证明铜和铁金属活动性强弱的实验方法是：　　。（写一种即可）

（3）在粗盐提纯实验的步骤中多处用到了玻璃棒，写出其中玻璃棒的作用　　。（写一种即可）

根据如图所示实验，回答下列问题。

（1）A中实验可得出关于空气中氧气含量的结论是　　。

（2）B中过滤后，滤液仍然浑浊可能的原因是　　（答一点即可）。

（3）C中两支试管内产生气泡速度不同，由此可知影响过氧化氢分解速率的因素是　　。

（4）D中溶液由红色变成无色时，溶液中溶质的组成最多有　　种情况。

如图是初中化学中常见的实验。

（1）A中现象：烧杯②中溶液变红。请用分子的知识解释“变红”的原因　　。

（2）B中集气瓶底部有少量水，其作用是　　。

（3）C实验完毕，集气瓶内水面上升到一定高度后，不能继续上升，这种现象说明氮气具有　　的性质；若从烧杯中进入集气瓶内水的体积明显小于瓶内原空气体积的 $\frac{1}{5}$，可能存在的原因是　　（写出一条即可）。

氧气在中学化学中有着举足轻重的地位。

（1）实验Ⅰ中仪器①的名称为　　，现象为铁丝剧烈燃烧，火星四射，产生　　色固体。

（2）实验Ⅱ为电解水制氧气，发生反应的化学方程式为　　。气体a在电源的　　（填“正”或“负”）极端产生。

（3）实验Ⅲ为测定空气中氧气含量的实验，在瓶内加入少量水、并将水面上方空间分为5等份，接下来的实验步骤依次为　　（填序号），最后打开弹簧夹。

①冷却到室温

②弹簧夹夹紧橡皮管

③点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧

实验是进行科学探究的重要手段。根据如图回答问题：

（1）图1是测定空气中氧气含量的实验。由该实验得出关于空气中氧气含量的结论是　　。

（2）图2是探究燃烧条件的实验。A中白磷不燃烧，B中白磷燃烧，说明可燃物燃烧的条件之一是　　。

（3）图3是蒸发食盐水的实验。其中玻璃棒的作用是　　。

如图是实验室常用的部分实验装置，请按要求回答问题。

（1）写出标有编号的仪器名称：①　　，②　　。

（2）用加热高锰酸钾的方法制取氧气，所选择的发生和收集装置是　　（填字母序号），写出反应的化学方程式　　；检验氧气收集满的方法是　　。

（3）将装置B、E、F相连接用于制取二氧化碳气体并验证其化学性质，若E装置中装有饱和碳酸氢钠溶液，则F装置中可观察到的现象：试管中石蕊溶液　　，烧杯中澄清石灰水　　。

（4）下列实验的相关说法不正确的是　　（填数字序号）。

①甲实验中，红磷要过量

②乙实验中，水中的白磷没有燃烧，是因为白磷没有跟氧气充分接触

③丙实验中，搅拌的目的是防止局部温度过高，造成液滴飞溅

④丁实验开始时，先加热，后通入一氧化碳

1674年，英国化学家约翰•梅猷为测定空气中的氧气含量开展如下实验（装置如图甲）。

I．将一根长度等于玻璃钟罩最宽部分直径的铁棒橫放在钟罩里，把装有稀硝酸的陶罐通过铁钩挂在铁棒上，用绳索将小铁块悬挂在陶罐的正上方（铁块的升降通过在钟罩外拉动或放松绳索来实现）。

Ⅱ．调整水槽中初始水位如图乙，再使铁块浸入稀硝酸中，观察到铁块表面迅速产生大量气泡，钟罩内水面下降。[稀硝酸有强氧化性，能与铁发生如下反应：4HNO₃+Fe═Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O]

Ⅲ．当水位降至接近钟罩口时（如图丙），立即取出铁块，以防气体外逸。

IV．等待一段时间后，水面稳定在如图丁的位置。（一氧化氮会与氧气等物质发生如下反应：4NO+3O₂+2？＝4HNO₃）

分析与评价：

（1）步骤Ⅳ中的“？”处应填　　。

（2）从图丙到图丁过程中，钟罩内水位上升的原因是　　。（忽略温度变化的影响）

（3）小科重复了上述实验，虽实验时装置气密性良好，且钟罩内液面上方气体体积均能精确测量（即测定气体体积的误差忽略不计），但经过多次实验测定，发现每次测得空气的含氧量都小于 $\frac{1}{5}$，原因是　　。

请根据如图实验回答问题。

（1）图一为测定空气里氧气含量的实验。点燃红磷前，需要用弹簧夹夹紧胶皮管的原因是　　。 该实验中不能用铁丝代替红磷的原因是　　。

（2）图二为探究分子性质的实验。实验中观察到烧杯B中的液体由无色变为红色，说明分子具有的性质是　　。

（3）图三为探究固体溶解时的热量变化实验，若向试管中加入的固体是NH₄NO₃，可观案到U形管内左侧液面　　（填“低于”或“高于”）右侧液面。