1、红磷燃烧测空气中氧气含量实验红磷燃烧测空气中氧气含量实验 1某科学兴趣小组对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进：将数显设备、气体压强传感器和空气中氧气含量测量装置按图所示连接装置气密性良好，调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平，此时集气瓶内气体的体积为1V关闭活塞， 点燃燃烧匙内的红磷， 立即塞紧瓶塞， 待火焰熄灭后， 过一段时间打开活塞，观察到集气瓶中的水位上升待集气瓶内的水面不再上升时，集气瓶内的气体体积为2V然后向右边容器内加入一定量的水至两边水面再次相平， 此时集气瓶内的气体体积为3V在点燃红磷至打开活塞这一过程中， 观察到数显设备显示集气瓶内的气体压强先上升后下降，再趋于稳定。
2、（1）数显设备显示，开始一段时间集气瓶内气体压强上升，这是因为温度升高导致的气压变化量_（选填“大于”“等于”或“小于”）氧气量减少导致的气压变化量 （2）基于数显设备显示的气压变化，“过一段时间打开活塞”中的“一段时间”指的是火焰熄灭后到_所经历的时间 （3）整个实验过程中，集气瓶中减少的氧气体积为_（选填“12VV” 、“13VV”或“23VV”） 2现有两组实验小组的同学参与“测定空气中氧气的体积分数”实验 （1）甲组同学采用课本实验装置（如图） ，他们先用如图的组合装置在空气中点燃红磷， 然后慢慢地将燃烧匙从上到下插入广口瓶中， 目的使上、下层空气中的氧气都能得到充分消耗， 直到橡皮塞
3、塞紧瓶口， 红磷在瓶中继续燃烧直到熄灭， 等广口瓶冷却后， 打开止水夹 但这样测出的氧气的体积分数明显大于 请分析原因_ （2）该装置本身在设计上还存在一定的缺陷，也是造成实验误差的原因，请分析其中一种缺陷，说明这种缺陷造成误差的理由_ （3）乙组同学先查阅资料（如下表） ，然后对课本上的实验装置进行了如图所示的改进，右端玻璃管上端开口（其它仪器忽略） 颜色、状态 熔点/ 着火点/ 密度/（g/cm3） 红磷 暗红色固体 590 240 2.34 白磷 白色或黄白色固体 44.1 40 1.82 乙组同学红磷换成了白磷的优点是_ 大家用改进的实验装置进行实验，待玻璃管冷却、管内白色的烟幕消失时
4、，左玻璃管内的液面上升了一段距离，此时他们应该怎样操作之后，才能读取左管液面的刻度_ 3为“测定空气里氧气体积含量”，小明同学取足量的红磷、镁条、木炭分别在等体积的 A、B、C 三瓶空气中同时燃烧；充分燃烧后恢复到常温再松开止水夹，发现集气瓶 B 中进水最多，C 中进入水量很少。查阅资料：镁条能与氮气反应生成氮化镁（Mg3N2） 。 （1）实验 A 瓶中红磷燃烧的现象是 _ （2）实验中发现水停止倒吸后，B 集气瓶中的水量明显高于 A 的原因是_ （3） 从以上实验说明在“测定空气中氧气体积含量”实验中， 药品的选择要考虑哪些因素： _ （写出两点） 4 某化学兴趣小组， 设计了如右图所示装置
5、来研究空气中氧气的体积分数： 用一个 50mL 量筒倒扣在水中，使量筒内外液面均位于 40mL 处。量筒内浮着一个铜制的小船，船中放有足量白磷。现把浓硫酸缓缓倒入水中并搅拌。一会儿，白磷发生自燃，量筒内液面上升。向水槽内加水直至量筒内外液面相平，读出此时液面所对刻度。 （1）加入浓硫酸的目的是 ； （2）放白磷的小船用铜做的原因是 ； （3）最终，液面大约位于量筒刻度 处； （4）为何要向水槽内加水至内外液面相平？ ； （5）该兴趣小组选用的仪器有何缺陷？ 。 5用来测定空气成分的方法很多，右图所示的是用红磷在空气中燃烧的测定方法。 第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。 第二步：点燃
6、燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。 第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的 1/5。 请回答下列问题： （1）写出一条集气瓶中剩余的气体的化学性质 ； （2）已知某些非金属氧化物能和水反应生成酸，如：CO2 + H2OH2CO3,碳元素的化合价在反应前后不变。则红磷燃烧生成的白色固体溶于水后的化合物的化学式是 ； （3）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的 1/5，你认为导致这一结果的原因可是 （写出一点） ； （4）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（右图所示） ，你认为改进后的优点是 。 6某化学兴趣小组的同
7、学对空气中氧气含量的测定实验进行探究 （1）如图 1 所示装置和药品进行实验，实验中可观察到的现象_，该反应的文字表达式为_。 （2）甲同学认为可用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，乙同学 认为不可以，其原因是：_。 （3）小组内同学反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择或生成物的要求上应考虑的是：_（写两点） （4）小组内同学还对该实验进行了如下改进。 （已知试管容积为 30mL） 实验的操作步骤如下：点燃酒精灯撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹将少量红磷平装入试管中， 将 20mL 的注射器活塞置于 10mL 刻度处， 并按图 2 中所示的连接方式固
8、定好， 再将弹簧夹紧橡皮管。读取注射器活塞的数据。 你认为正确的实验操作顺序是_ （填序号） 。 注射器活塞将从 10mL 刻度处慢慢前移到约为_mL刻度处才停止；若在实验的过程中，忘记将止水夹夹紧了，则在燃烧过程中活塞的运动情况是_，最后活塞会停留在约_mL 刻度处才停止。 （橡皮管内的空气忽略不计） （5）此实验还可推知反应后剩余气体的性质是_。 （写出一种即可） 7某校化学研究性学习小组在学习了“空气中氧气含量测定”的基础上，改进了教材中的实验，设计出了如图所示的实验装置。实验步骤如下： 如图所示， 连接仪器， 检查装置的气密性。 发现装置的气密性良好。 在集气瓶里装进适量 a 体积的水
9、，燃烧匙里放一块白磷（其着火点是 40） ，并在酒精灯上把玻璃棒下端加热，按图示装置把集气瓶中的空气密封起来，把长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中。 （注：集气瓶内的长导管已伸到了瓶底） 用力把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧，产生大量白烟，同时放出大量的热。 （注：白磷与红磷燃烧的产物相同）待白磷燃烧熄灭后，稍加振荡，白烟消失。 待集气瓶完全冷却至室温，量出集气瓶中水的体积是 b，整个集气瓶的体积是 c。 根据 a、b、c 三个数据，计算出空气中氧气的体积分数。 根据以上信息，回答下列问题。 （1）在白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面的变化情况是 _。 （
10、2） 若实验非常成功， 请写出 a、 b、 c 三个数据应满足的一个等式关系式： _。 （3）组内成员小张对“实验前集气瓶里要装进适量 a 体积的水”非常不理解。咨询了组长小明之后，他终于明白“a 体积的水”的作用， 其一是为了加快步骤中集气瓶的冷却速度； 其二是吸收白磷燃烧生成的五氧化二磷；其三则主要是 。 （4）在上述实验中，下列操作的实施和实验现象的出现，会导致实验最后产生的实际值大于理论值的是（ ） A装置气密性不好 B实验前集气瓶里没有装 a 体积的水 C集气瓶没有冷却到室温 D用红磷代替白磷（红磷的着火点在 240左右） 8 乐乐和清清学习了“空气中氧气含量测定”实验后， 发现用甲
11、图装置实验误差大且生成的五氧化二磷有毒，于是他们对课本装置进行改进，见图乙。实验时先在酒精灯上加热玻璃棒，然后迅速插入瓶塞中来加热白磷，实验过程中气压变化如图丙，图丙中白磷燃烧后刚好熄灭时的气压记为点 B 提示： 白磷燃烧所需要的最低温度是 40，生成产物与红磷在氧气中燃烧一致。 一个密闭的容器内，温度越高，气体气压越大；气体质量越大，气体气压越大。 根据以上实验信息，回答下列有关问题： （1）如果按照原来方式点燃红磷，若瓶塞塞的较慢，将导致测量结果_（选填“偏大”、“不变”或“偏小”） （2）图乙中，a、b、c 分别表示实验中先后测定的量。a 为瓶中原有水的体积；b 为反应后冷却至室温，打开
12、止水夹，集气瓶中水的体积；c 为整个集气瓶的体积。若集气瓶中氧气耗尽，请写出 a、b、c 三个数据应满足的等式关系：_= 15 （3）结合题目信息，简要解释丙图中 AB 段气压上升的原因。_。 9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】按图一所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。 【实验 2】按图二所示装置，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
13、确性，以上两个实验都需要注意的事项是（写一点）_。 （3） 实验过程中， 连接数字传感器， 测得实验 1、 实验 2 中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图 3、图 4 所示。依据图 3、图 4 信息，_（填实验 1”或“实验 2） 的测定方法更准确，判断依据是_。 10某兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（装置 I）进行了大胆改进，设计装置实验方案进行，收到了良好的效果请你对比分析下面装置 I、装置实验，回答下列有关问题： （1） 【装置】 在实验过程中， 经常出现实验结果偏小的情况， 原因可能是_。 A红磷量不足 B装置漏气 C未等装置冷却就松开止水夹 D红磷点燃后伸入集气瓶速
14、度太慢 （2） 【装置】 实验的操作步骤如下： 测定玻璃管容积 V1为 70mL点燃酒精灯， 缓慢推拉注射器活塞 将少量铜粉平装入试管中， 将 50mL 的注射器活塞置于 30mL 刻度处， 并按图中所示的连接方式固定好 熄灭酒精灯，等装置冷却后读取注射器活塞的数据。 你认为正确的实验操作顺序是_（填序号） 。 按正确操作和有关数据计算，最终得出氧气约占空气体积的 1/5，则注射器活塞最终停留在_ml 处，在实验加热过程中，缓慢推拉注射器活塞的目的是_。 （3）比较【装置】和【装置】 ，你能说出【装置】的一个优点是_。 11老师利用图甲装置测定空气中氧气的含量井结合现代传感器技术，测得过程中容
15、器内气体压强、温度、氧气浓度的变化趋势如图乙所示。 （1）集气瓶中发生反应的化学方程式为_。 （2）该实验可以说明反应前后集气瓶内剩余的气体具有的化学性质是_。 （3）结合曲线，解释 AB 段气体压强变化的原因是_。 12为了测定空气中氧气含量，设计实验装置如图甲：在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温，打开铁夹，水注入集气瓶。 （1）打开铁夹，水自动注入集气瓶的原因是_； （2）若测定结果偏高（回流进集气瓶中的水的体积大于空气体积的 1/5）可能的原因是_； （3）小金同学对实验装置进行改进如图乙，己知“暖宝宝”发热剂发热原理可以简化为铁生锈
16、。小金将刚拆封的“暖宝宝”黑色粉末涂抹在广口瓶内壁的四周，而不是将足量的发热剂堆在瓶底其这样做的目是_ _； （4）实验过程中，连接数字传感器，测得实验甲、实验乙中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图。依据图中信息实验乙的测定方法更准确，判断依据是_。 13图所示为测定空气中氧气含量的装置及药品。 （1）为获得较为准确的实验数据，下列做法不正确的是 A检查装置的气密性 B燃烧匙中的红磷足量 C点燃红磷后缓慢将燃烧匙插入瓶中，塞紧瓶塞 D红磷熄灭，广口瓶冷却后打开弹簧夹 （2）小明同学用足量的木炭代替红磷、氢氧化钠溶液代替水来做此实验。小明操作正确，但是测得的数据小于用红磷测得的数据，原因是_
17、。 （3）市售“暖宝宝”中发热剂主要成分是：铁粉、炭粉、水和食盐等，反应原理可简化为铁生锈。小明用配置的发热剂按图装置实验。他不是将足量的发热剂堆在瓶底，而是将其涂抹在广口瓶内壁的四周，这样做的目的是_。 （4）在上述三个实验操作都正确的情况下，与另两个实验的测量结果相比，第三个实验的测量结果与空气中的氧气含量更接近。推测其主要原因，最合理的是_。 14某科学兴趣小组对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进：将数显设备、气体压强传感器和空气中氧气含量测量装置按下图连接.装置气密性良好，调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平，此时集气瓶内气体的体积为 V1.关闭活塞，点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶
18、塞，待火焰熄灭后，过一段时间打开活塞，观察到集气瓶中的水位上升.待集气瓶内的水面不再上升时，集气瓶内的气体体积为 V2. 然后向右边容器内加入一定量的水至两边水面再次相平，此时集气瓶内的气体体积为 V3.在点燃红磷至打开活塞这一过程中，观察到数显设备显示集气瓶内的气体压强先上升后下降，再趋于稳定. (1)数显设备显示，开始一段时间集气瓶内气体压强上升，导致气压变化的原因是_. (2)基于数显设备显示的气压变化，“过一段时间打开活塞”中的“一段时间”指的是火焰熄灭后到_所经历的时间. (3)在整个实验过程中，集气瓶中减少的氧气体积为 V1-V3而不是 V1-V2其原因是_. 151674 年，英
19、国化学家约翰 梅为测定空气中的氧气含量开展如下实验（装置如图甲） 。 1 将一根长度等于玻璃钟罩最宽部分直径的铁棒横放在钟罩里，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） 。 .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 I.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
20、+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） ，但经多次实验测定，发现每次测得空气的含氧量都小于 1/5，原因是_。 参考答案参考答案 1 大于 冷却至室温 13VV 2 可能向瓶口塞入胶塞过慢由于磷燃烧放热使瓶内气体被赶出一部分 燃烧时弹簧夹没有夹紧导致气体受热膨胀而出，最后进入液体多 白磷的着火点低，可以较容易的发生燃烧； 待充分反应后冷却到原来的状况，调
21、整两边的高度使容器左右中的液面保持水平，记录液面刻度 3 产生大量白烟 镁条燃烧不但消耗了氧气，还消耗了部分氮气 可燃物只与氧气反应；生成物为固体 4 （1）利用浓硫酸溶于水放出的热量使白磷温度达到着火点 （2）铜的导热性好且化学性质稳定 （3）32mL （4）使量筒内外气压相等，从而使测量结果更精确 （5）量筒不能用作反应容器（合理均可） 5 （1）不燃烧、不支持燃烧，性质不活泼 （2）H3PO4 （3）红磷量不足，使瓶内氧气无法消耗完；或装置漏气；或未等到冷却就打开止水夹 （4）防止五氧化二磷扩散到空气中污染环境，避免了红磷伸入集气瓶中时空气受热膨胀外逸，使结果更准确 6放出大量的热，产生
22、大量白烟 红磷+氧气点燃五氧化二磷 木炭燃烧后生成二氧化碳，不能在广口瓶内外产生压强差，水不会倒流进入瓶内 要保证药品本身是固体，能且只能和空气中氧气反应；生成物不是气体 4 先向右移动，后向左移动 2 不燃烧、也不支持燃烧（或难溶于水） 7 （1）先下降后上升 （2）5（b-a）=c-a （3）形成液封，防止瓶内气体受热逸出 （4）B 8 偏大 baca 红磷燃烧瓶中气体受热膨胀，使瓶内气压变大。燃烧消耗氧气的质量，使瓶内气体质量变小，气压变小。但温度对气体气压的影响比气体质量对气体气压的影响更大，所以瓶内气压总体来说会变大，AB 段气压上升 9 剧烈燃烧，产生大量白烟 红磷燃烧消耗氧气生成
23、固体 P2O5瓶内气压减小小于外界大气压，把水压入集气瓶中 装置气密性良好 /红磷和铁粉足量/等装置冷却至室温再打开止水夹 实验 2 实验一氧气还剩 8.6%，实验二氧气剩余趋近于 0，实验二中氧气基本被耗尽更准确 10 A，B，C 10 使装置中的氧气充分反应 测量结果更准确/减少大气污染/更环保 11 2254P+5O2P O点燃 不可燃也不支持燃烧，不与水反应 红磷燃烧放热，使集气瓶内气体受热膨胀，瓶内气压增大 12 氧气被消耗，集气瓶内的气压小于外界大气压 燃烧匙伸入集气瓶中时太慢或未冷却到室温就打开止水夹 有利于铁粉与氧气充分接触 实验乙中的氧气几乎消耗完，而实验甲中氧气还有部分剩余
24、 13 C 木炭在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳 增大发热剂与氧气的接触面积，加快缓慢氧化 实验在密闭体系中进行，读数更准确 14 反应放热，温度升高导致的气压变化量大于氧气量减少导致的气压变化量 集气瓶内的温度恢复到正常室温 向右边容器内加入一定量的水至两边水面再次相平，从而使集气瓶中的气压和外界大气压相等，此时集气瓶内的气体体积为 V3，则集气瓶中减少的氧气体积为 V1-V3。 15 H2O 一氧化氮与氧气参加了反应， 气体减少， 使钟罩内气压减小。 外界大气压大于钟罩内气压， 水被压入钟罩，导致钟罩内水位升高。 实验中较难控制铁与稀硝酸反应生成的一氧化氮恰好与装置中的氧气完全反应。无论是一氧化氮过量还是氧气过量， 均会使测得的结果偏小 （答“未将装置内氧气消耗完全”或“产生的一氧化氮未被完全反应”给 2 分：答“实验误差”不给分）