2020年中考化学专题训练《空气中氧气含量测定》科学探究题 1、某校化学兴趣小组对教材中“探究可燃物燃烧的条件”的实验进行了大胆的改进，设计了如图1所示的实验装置，请你参与。 【初步探究】实验的主要步骤如下：①从长颈漏斗向瓶内迅速注入60℃的蒸馏水至刚刚浸没白磷；②将白磷放在燃烧匙内，塞好胶塞；③检查装置的气密性；④白磷燃烧熄灭后，瓶内水面上升，最后淹没白磷；⑤连接好注射器，向瓶内推入空气，瓶内水面下降，当白磷露出水面时立即燃烧，停止推入空气。
（1）以上步骤中正确的实验操作顺序是瓦斯抽放系统 ③②①⑤④ （填序号），如何检查装置的气密性？向左推活塞，若长颈漏斗中液面上升，则装置气密性良好 。
（2）白磷燃烧的化学方程式为矿渣微粉 。
（3）④瓶内水面上升的原因是白磷燃烧消耗氧气，瓶内气体体积减少，气压减小 ，对比⑤中白磷露出水面前后的现象，说明燃烧需要的条件是与氧气接触 ；若把60℃的蒸馏水换成冷的蒸馏水，重复以上实验步骤进行对比，该实验还能得出燃烧需要的条件是温度达到可燃物的着火点 。 【提出问题】白磷燃烧熄灭后，瓶内究竟有没有氧气剩余？
【深入探究】用手持技术定量检测白磷在瓶内燃烧时氧气的体积分数的变化，结果如图2：
【反思交流】
（4）下列关于实验数据的分析正确的是①③ 。
①该过程中瓶内物质总质量不变
②白磷熄灭的原因是瓶内没有氧气
③当氧气浓度低于一定浓度时白磷不能继续燃烧
（5）通过数据分析，你对燃烧需要氧气有什么样的新认识可燃物需与一定浓度的氧气接触才能燃烧 ；在按课本装置测定空气中氧气含量的实验时，当足量的红磷燃烧熄灭后，等到集气瓶冷却，根据进入瓶中水的体积，从而得出空气中氧气的体积含量的结论是不准确 （填“准确”或“不准确”）的。
2、利用红磷测定空气中氧气含量的实验装置如图1，用气体压力传感器测出该集气瓶中的气压变化如图2
（1）图2中BC段气压变化的原因是什么？ 红磷燃烧是放热放应，密闭装置内温度升高，气体体积膨胀，压强变大，所以造成BC段气压升高；橡塑发泡保温材料
（2）图象中CD段气压变化的原因是①随着氧气消耗，内部气体减少，气压降低 ，②反应结束后，不再放出热量，温度降低，内部气压也随着降低 ；
（3）图象中导致DE段气压变化的实验操作是弹簧夹打开，外部大气压将水压入集气瓶内，减少内部气体体积，气压增大 。
3、某研究性学习小组的同学对杀鱼时从鱼肚内取出的鳔（如图）产生了兴趣。他们确定了“探究鳔内气体体积和成分”作为探究课题。
【查阅资料】鱼鳔内氧气约占1/4，其余主要是二氧化碳和氮气。
探究活动一：测定鳔内气体体积及成分。
【设计并进行实验】小组同学设计了以下两种测定气体体积的方法：
方法1：用医用注射器抽取鳔内气体，测量其体积。
方法2：在水下刺破鳔，用排水集气法收集鳔内气体并测量其体积（如图）。
（1）你认为比较不合理的是方法2 （填“方法1”或“方法2”），理由是二氧化碳能够溶于水 。
（2）探究鳔内气体成分。
现有两集气瓶的鳔内气体，请你帮助小组同学设计实验进行验证：
| 实验方法 | 磁性刀架现象或解释 |
①验证鳔内含氧气 | 将燃着的木条伸入集气瓶中 | |
②验证鳔内含二氧化碳 | 先向另一集气瓶中注入适量的 澄清石灰水 ，后振荡。 | 该反应的化学方程式为 |
| | |
探究活动二：测定鳔内气体中氧气的体积分数。
【设计并进行实验】小组同学设计了以下两种测定氧气体积分数的实验：
实验1：用燃烧红磷的方法测定鳔内氧气的体积分数，如图1。
实验2：在集气瓶内放入铁粉除氧剂（其中辅助成分不干扰实验），利用铁生锈消耗氧气来测定鳔内氧气的体积分数，如图2。
（3）实验1中，红磷燃烧的主要现象是产生白烟，放热 。
（4）实验1和2中，集气瓶内氧气的体积最终是通过来体现。
【反思与评价】两个实验都同时使用数字传感器测定氧气的体积分数随时间变化的关系。实验1的数据如图3；实验2的数据如图4。
（5）依据图3、图4的信息， 实验2（填“实验1”或“实验2“）的测定鳔内氧气的体积分数方法更准确，判断依据是除氧剂消耗氧气更彻底 。
（6）为了使实验结果更准确，你认为实验过程中，还应注意冷却至室温后再打开止水夹 （写一点）。
4、利用红磷燃烧测定空气中氧气体积分数的实验中，传感器记录集气瓶中气压随时间变化的情况如图所示。
（1）图1中红磷燃烧的化学方程式是 磷+氧气五氧化二磷。
（2）燃烧结束，等到集气瓶冷却到室温，打开止水夹，观察到的现象是烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至1刻度处 ，由此得出结论：空气中氧气约占空气总体积的1/5 。
（3）图2中BC段气压变化的原因是红磷燃烧放热，集气瓶内气体膨胀，气压增大 ，CD段气压变化的原因是红磷燃烧消耗氧气，使集气瓶内气压减小 ，DE段气压变化的原因是打开止水夹后，水沿导管进入集气瓶，使集气瓶内气压增大 。
（4）该实验中红磷需足量，目的是将集气瓶内氧气完全消耗 ；如果实验结果偏小，可能的原因有红磷的量不足（或装置漏气或未等集气瓶冷却到室温就打开止水夹） 。（答一点即可）
（5）图1中实验装置始终密闭，优点是实验过程无污染 、实验结果无误差 。
5、为了帮助同学们更好的理解空气中氧气含量测定的实验原理，老师利用传感器技术实时测定了实验装置图中图1内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线变化如图2所示。
（1）X曲线表示的是 温度（填“温度”或“氧气的浓度”）。
封装外壳（2）结合X、Y两条曲线，解释图2中BC段气压变化的原因是红磷燃烧放热温度升高，压强增大，同时消耗氧气，使气压减小。BC段燃烧放热造成的压强增大强于氧气减少造成的压强减小 。
（3）实验中测得的数据如下：
| 实验前 | 实验后 |
测量项目 | 烧杯中水的体积 | 烧杯中剩余水的体积 | 瓶中剩余气体的体积 |
体积/mL | 80.0 | 46.4 | 126.0 |
| | | |
根据实验数据计算：测得的空气中氧气的体积分数为 ×100% （列出计算式即可）。
（4）若测得的实验结果明显偏小，可能的原因是①红磷的量不足 ；②装置的气密性不好 。
6、为测定空气中氧气的体积分数，小花同学按图甲所示的装置进行了多次实验，发现每次测得的氧气体积分数总是远小于21%，他认为误差主要由实验装置造成，于是改用图乙装置进行实验。
①小花按如甲装置进行实验时，该如何检查装置的气密性 将导管一端插入水中，用手紧握广口瓶外壁，观察水中的导管口是否有气泡冒出，如果有气泡冒出，说明装置气密性好。
②与装置甲相比，装置乙可以减小实验误差，其原因是改进后的装置无需打开瓶塞点燃红磷，避免瓶内空气外逸而而造成实验误差 。
③小强同学按图1所示装置测定空气中氧气的含量，并用压强传感器实时地传回集气瓶内压强一时间关系图（该装置气密性良好，P0是集气瓶内初始气压，P1和P2分别是反应结束后恢复到室温时集气瓶内的气压），下列说法正确的是
A．燃烧匙内所装红磷或木炭的多少对实验结果无影响
B．反应开始时集气瓶中压强瞬间变大是由燃烧放热造成
C．P1=0.79P0，P2=P0是因为红磷比木炭消耗的氧气多
D．由图3可推出空气中氧气的含量
7、某同学利用如图装置验证空气中氧气的体积分数，将装有足量红磷的燃烧匙置于瓶内中间，并把装有足量白磷的燃烧匙浸没在蒸馏水下。图乙表示用氧气传感器测量的容器内氧气浓度变化曲线图。
他用激光笔点燃红磷。
【提出问题】红磷在烧瓶内熄灭后，瓶中是否有氧气剩余？
【猜想假设】猜想：①有氧气剩余；②无氧气剩余。
【实验验证】待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，用激光笔点燃白磷。
【得出结论】分析图乙得出，猜想 ①正确（填①或②）。
【反思交流】
（1）根据本实验的结论，教材中用“燃烧红磷测定空气中氧气含量”的方法是否可行并说明理由不可行；足量红磷不能把装置中的氧气耗尽 。
（2）曲线 DE 段氧气浓度变化的主要原因是白磷燃烧消耗氧气 。
（3）查阅资料，验证空气中氧气体积分数，可利用铁的缓慢氧化，将空气中氧气浓度消耗至0.2%．如图丙将足量细铁丝置于试管底部，并倒扣在装有水的烧杯中，一段时间后你将看到的现象是细铁丝生锈，试管中的液面约上升至试管中空气总体积的五分之一处 。
8、实验是科学探究的重要方法。如图是测定空气中氧气含量的三套实验装置，请结合图示回答下列问题：
（1）图一中反应的化学方程式为 磷+氧气五氧化二磷。测定氧气含量前必须检查装置的气密性，检查图一装置气密性的方法是 连接装置，双手紧捂广口瓶，如果导管口出现气泡，说明装置不漏气。
（2）由图一实验可推知反应后剩余气体的性质：物理性质 不溶于水；化学性质不能燃烧，不支持燃烧 。
（3）对图一实验进行了如图二所示的改进。图二装置的试管中空气体积为25mL，反应前注射器活塞位于15mL刻度处，反应完毕后打开弹簧夹，注射器活塞位于11mL刻度处，则该实验测得空气中氧气的体积分数为16% 。小明分析，该实验结果与理论值有差异的可能原因是装置漏气 （任答1点）。
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