《空气中氧气含量的测定》实验探究专项训练

初中化学专项练习泓锐 20xx年9月23日

《空气中氧气含量的测定》实验专题复习

知识梳理

空气中氧气含量的测定如右图所示。

1、可观察到的现象是磷燃烧有大量白烟生成，打开止水夹后水进入集气瓶

内大约1/5体积处。

2、该实验设计的原理是利用红磷燃烧耗尽密闭容器中1/5体积的氧气，

使容器内压强减小，导致水被吸入集气瓶内大约1/5体积。反应方程式为：4P + 5O2 ==== 2P2O5 。

3【实验步骤】

1）在集气瓶内加入少量水（用于溶解生成的五氧化二磷，同时吸收燃烧产生的热，有利于瓶内降温），把集气瓶剩余容积划分为5等分，并做上记号。

2．用止水夹夹紧乳胶管。把燃烧匙内的红磷放在酒精灯火焰上点燃，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。观察红磷燃烧时的现象。

3．待红磷熄灭并冷却后，打开止水夹，观察实验现象及水面的变化情况。

4【实验现象】

红磷燃烧时发出黄白色火焰，同时放出热量，随着反应的进行，瓶内充满白烟。待集气瓶冷却到室温时，打开止水夹，烧杯中的水被吸进集气瓶中，进水的体积恰好近似于集气瓶中原空气体积的1/5。

5【注意事项】

1．装置不能漏气。

2．红磷要过量，以保证瓶内的氧气耗完。

3．点燃红磷后要立即伸入集气瓶中，并塞紧塞子，不能使外界空气进入瓶内。

4．止水夹要夹紧，防止红磷燃烧时气体膨胀使瓶中气体从导管逸出。

5．等到集气瓶冷却到室温时再打开止水夹，防止瓶内气温高于外界气温，使进入瓶内的水减少

6【实验分析】实验后若结果偏小，可能的原因有红磷量过少、装置气密性不好、没有冷却到室温就打开止水夹。实验后若结果偏大，可能的原因有止水夹没有夹紧、燃烧匙伸入集气瓶过慢。

7、实验时选择的可燃物需具备以下条件：（1）能在空气中燃烧（如铁丝不行）；（2）燃烧时只消耗氧气（如镁带不行）；（3）生成物不能为气体（如硫粉、木炭等不行）。

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1 点燃

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8、该实验还可推出，瓶内剩余4/5体积的气体是氮气，其物理性质有无色无味、难溶于水；化学性质有不燃烧也不支持燃烧。

9其他常见变形装置如下图：

装置形式虽然不同，但原理都是相同的，即用燃烧法测定空气中氧气的含量。

（注意：该实验应从1、实验现象的描述；2、实验原理；3、实验的改进；4、药品的选择；5、实验推断的性质等五个方面去掌握）

典例解析

例1．（2012荔湾区）右图1所示装置可用于测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少量水，并做上记号。下列说法中不正确的是（）

A．该实验证明空气中氧气的含量约占1/5

B．实验时红磷一定要过量

C．实验前一定要检验装置的气密性

D．红磷燃烧产生大量的白雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹

解析：D中红磷燃烧产生大量白烟。保证实验成功的关键是：①装置不漏气，只有装置气密性良好才能使得反应后装置内的压强显著减小，水才能进入到瓶子中。②红磷足量才能将氧气消耗完毕，测量结果才准确。③火焰熄灭后待装置冷却后再打开止水夹，否则由于热胀冷缩缘故会使测量结果不准确。④红磷不能使用硫磺、木炭来代替，因为硫磺、木炭燃烧后生成的二氧化硫、二氧化碳为气体，不能使装置内气体压强显著减小，如使用硫磺或木炭则必须在水中加入氢氧化钠。答案：D 图

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例2．（2011天河区）右图2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：空气的成分按体积计算，约占1/5。

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图2

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解析：（1）氧气（2）8（3）氧气提示：白磷燃烧放热气体体积膨胀故活塞先向右移动，当温度降下后气体体积缩小活塞左移。

例3 （2011广州卷）.某班同学用右图装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住乳胶管。点燃红磷伸入瓶中并塞上瓶塞。待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。实验完毕甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的

1/5,乙同学的广口瓶内水面上升显大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种

现象解释合理的是（）

①甲同学可能使用的红磷量不足，瓶内氧气没有消耗完；②甲同学可能

未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内；③乙同学可能没夹紧弹簧

夹，红磷燃烧时瓶内空气受热从导管逸出；④乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内空气受热逸出

A.只有①③ B.只有②④ C.只有①②③ D.①②③④

解析：D

例4、（2010花都区）为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际容积为40 mL的试管作反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管口，

通过导管与实际容积为60 mL且润滑性很好的针筒注射器组成如右图

的实验装置。

假设此实验能按照小华的设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气

体体积忽略不计，请回答下列问题：

（1)实验前，打开弹簧夹，将注射器的活塞前沿从20 mL刻度处推至15mL刻度处，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明__________________。

（2）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹。可观察到的现象为_______________________________________________。

（3）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。可观察到的现象为______________________________________________________________。

（4）若按小华的设想进行实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险，造成实验失败。例如__________ ____________________________________________________________。

解析：（1）装置的气密性好（2）白磷燃烧，产生白烟，活塞前沿在约12 mL的刻度线上（3）白磷燃烧，产生白烟，活塞先向右移动，最终稳定在约8 mL的刻度线上（4）橡胶塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等

例5（2012·广州）某化学兴趣小组的同学按照课本上的实验装置做“测定空气中氧

气的体积分数”实验(如图8所示)，但测出的氧气的体积分数明显小于1/5。

请你参与探究：

【提出问题】造成误差的原因是什么？如何改进课本上的实验装置？

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【猜想与假设】

甲同学：可能是导管内原含有空气，后来留有吸入的水，影响实验的准确性。

乙同学：可能是瓶内残留气体中还有氧气。

你还能作出的猜想是。

【交流与讨论】

（1）丙同学认为用木炭代替红磷，就可以消除误差，大家认为他的猜想不合

理，理由是。

（2）他们对课本上的实验装置进行了图9所示的改进(其他仪器忽略)。

① 甲同学提出应把红磷换为白磷，理由是。

② 通过粗铜丝来点燃玻璃管内的白磷，这利用了金属铜的性。

③ 与课本上的实验装置相比较，该装置的一个优点是。解析：【猜想与假设】装置气密性不好（或红磷用量不足；或没有冷却到室温就打开止水夹等）【交流与讨论】（1）木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，使反应前后气体体积变化不明显（2）① 白磷的着火点低，容易用铜丝点燃（或红磷着火点高，不易被铜丝点燃等）② 导热性 ③可以保证反应过程中装置不漏气（或可以保证在相同的压强下测定反应前后气体的体积，不会污染空气等）图9

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