测定空气成分的实验专题.doc
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测定空气成分的实验专题
一、知识点
二百多年前，法国化学家拉瓦锡通过实验，得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5的结论。
测定空气中氧气含量的实验
【实验原理】红磷在空气中燃烧消耗氧气生成五氧
【实验装置】如右图所示。
弹簧夹关闭。
集气瓶内加入少量水，并做上记号。
【实验步骤】
①连接装置，并检查装置的气密性。
②点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶中，并塞紧塞子。
③待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。
【实验现象】①红磷燃烧，产生大量白烟；②放热；③冷却后打开弹簧夹，水沿着导管进入集气瓶中，进入集气瓶内水的体积约占集气瓶空气总体积的1/5。
【实验结论】①红磷燃烧消耗空气中的氧气，生成五氧化二磷固体；②空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5。
【注意事项】
1.红磷必须过量。
如果红磷的量不足，集气瓶内的氧气没有被完全消耗，测量结果会偏小。
2.装置气密性要好。
如果装置的气密性不好，集气瓶外的空气进入集气瓶，测量结果会偏小。
3.导管中要注满水。
否则当红磷燃烧并冷却后，进入的水会有一部分残留在试管中，导致测量结果偏小。
4.冷却后再打开弹簧夹，否则测量结果偏小。
5.如果弹簧夹未夹紧，或者塞塞子的动作太慢，测量结果会偏大。
6.在集气瓶底加水的目的：
吸收有毒的五氧化二磷。
7.不要用木炭或硫代替红磷！
原因：
木炭和硫燃烧尽管消耗气体，但是产生了新的气体，气体体积不变，容器内压强几乎不变，水面不会有变化。
8.如果预先在集气瓶内放入氢氧化钠溶液，就可以用木炭或硫代替红磷进行实验。
9.不要用镁代替红磷！
原因：
镁在空气中燃烧时能与氮气和二氧化碳发生反应，这样不仅消耗氧气，还消耗了氮气和二氧化碳，使测量结果偏大。
练习：
1.用燃烧法除去密闭容器中空气成分里的氧气，应选择下列物质中的
A．细铁丝 B．红磷 C．硫粉 D．木炭
2.如图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。
下列说法不正确的是（）
A．实验时红磷一定要过量 B．点燃红磷前先用弹簧夹夹紧乳胶管
C．红磷熄灭后立刻打开弹簧夹 D．最终进入瓶中水的体积约为氧气的体积
3.小明用右图装置来测定空气中氧气的含量，对该实验认识正确的是（）
A．使用红磷的量多或少，都不会影响实验结果
B．燃烧足够的红磷可使进入容器的水占容器的4/5
C．红磷燃烧消耗空气中的氧气，使容器内压强下降，水面上升
D．红磷一燃烧完，就要立即观察，并记录水进入容器的刻度
4.拉瓦锡通过实验得出的结论是氧气约占空气总体积的1/5，而我们在实验中为什么气体减少的体积小于1/5？
下列分析的原因正确的是（只有一个正确答案）（）
A．有残余氧气B．未完全冷却就打开止水夹
C．生成物溶于水D．空气中的某种成分溶于水
5.如下图所示，有三种不同的实验装置，集气瓶中均充满空气，燃烧匙内所盛有的物质
（装置一中物质为红磷：
装置二中物质为木炭；装置三中分别装有红磷和木炭）均为过量，大烧杯内盛有水．当充分燃烧后，冷却至室温，打开弹簧夹：
红磷
木炭
红磷
木炭
装置一装置二装置三打开止水夹，请依次描述打开止水夹后三种装置所出现的现象及其原因：
（1）装置一中所出现的现象为______，原因是______________；
（2）装置二中所出现的现象为_____，原因是____________；
（3）装置三中所出现的现象为______________________________。
6.红磷能空气中燃烧，生成的白色固体五氧化二磷能溶于水。
测定空气中氧气的含量，用右图所示的装置来完成。
（1）下列步骤的先后排列顺序正确的是（）
①先用弹簧夹夹紧橡皮管②用燃烧着的火柴检验瓶内剩余气体，火柴熄灭，说明主要是氮气③点燃燃烧匙内的足量的红磷，立即伸人瓶内，并把塞子塞紧④冷却到室温⑤打开弹簧夹，水压入集气瓶中，并接近集气瓶中原空气体积的1／5⑥先在集气瓶内加入少量水⑦检查装置的气密性A．⑦⑥②⑤④③①B．⑦⑥③②⑤①④C．⑦⑥①③④⑤②D．⑦⑥①③②④⑤
（2）实验中观察到红磷燃烧时，产生____________。
待冷却后，打开弹簧夹，观察到_____________由此得出结论：
____________________________________。
该反应的文字表达式是_____________________，属于________反应。
（3）有关实验的说法，不正确的是（）
A、红磷的量不足会地影响实验结论B、装置不漏气是实验成功的重要原因
C、将红磷改为木炭也能得到正确的实验结论D、瓶内压强的减少会导致水
7.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4OmL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，通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器组成如下图的实验装置。
假设此实验能够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，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，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：
__________________________________________________________________。
8.在测定空气中氧气含量的实验中，小强采
用了上图所示装置：
在由两个注射器组成的密闭系统中留有25mL空气，给装有细铜丝的玻璃管加热，同时缓慢推动两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化时停止加热，待冷却
至室温，将气体全部推至一个注射器内，观察密闭系统内 空气体积变化。
（1）在实验加热过程中，交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是。
（2）写出该实验中反应的化学方程式。
（3）小强测得实验结果如下：
反应前注射器内气体总体积
反应后注射器内气体总体积
25mL
22mL
由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数2l％
（填“>”、“＝”、“<”）。
造成该实验出现误差的原因可能是。
（填序号）
①没有交替缓缓推动两个注射器活塞；②读数时没有冷却至室温；
③加入铜丝量太少；④加入铜丝量太多
（4）通过上面的实验，你学到的测量混合物中某成分含量的方法是
10：
把足量的红磷和硫粉分别放在等体积的A、B两个盛满空气的集气瓶（气密性良好）中燃烧。
如图所示，烧杯中盛放的是水，燃烧前夹紧止水夹。
燃烧完毕冷却后，打开止水夹，烧杯中的水会很快进入瓶，此现象产生的原因是，进入水的体积约（填“等于”、“大于”或“小于”）集气瓶容积的是。
11：
把足量的红磷和硫粉分别放在等体积的A、B两个盛满空气的集气瓶（气密性良好）中燃烧。
如图所示，烧杯中盛放的是水，燃烧前夹紧止水夹。
燃烧完毕冷却后，打开止水夹，烧杯中的水会进入瓶，此现象产生的原因是。
进入瓶中水的体积会（填“大于”、“小于”或“等于”）集气瓶容积的。
12：
某研究性学习小组设计如图所示的设置，探究空气中氧气的体积分数，其中A是底面积为50cm2,高20cm的圆柱形玻璃容器（带密封盖）上面标以cm为单位的刻度，B是带刻度的敞口玻璃管（其他辅助装置略），他们的操作过程如下：
a、检查装置气密性；b、加入水并调整B的高度，:
使A的液面至刻度15cm处；c、将过量的铜粉平
铺在惰性电热板上，盖紧封盖；d、通电加热铜粉，
待充分反应后，冷却到原来的状况，调整B的高度，
使容器A、B中液面保持水平。
记录液面的刻度。
（注：
A容器内固态物质所占的体积忽略不计）
（1）、在操作a中，检查装置气密性的方法是：
。
（2）、在上述实验中，下列物质不能代替铜粉的是：
（）。
A、红磷B、碳粉C、铁粉
（3）、在操作d结束时，装置A中液面的刻度约为cm，如果在操作d结束时，装置A中液面的刻度在11cm处，则实验结束比理论值（大或小）。
（4）、该小组中由同学提出用木炭代替铜粉也能测定空气中氧气的体积分数，只要求将水换成一种溶液，则该溶液具有性质，其原因是：
。
13：
某校研究性学习小组用右下图装置进行镁条在空气中燃烧的实验，燃烧、冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的70%。
（1）右图A仪器的名称是，燃烧、冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因是。
（2）如果镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的%。
现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，根据空气的组成可推出减少的气体中有氮气。
【发现问题】氮气是怎样减少的呢？
【假设一】氮气与镁条反应而减少。
【假设二】。
【查阅资料】镁条在氮气中能燃烧，产物为氮化镁（Mg3N2）固体。
氮化镁中氮元素的化合价为。
镁条还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁，该反应类型是。
（3）通过以上探究，你对燃烧的有关知识有了什么新的认识：
（写出一点即可）。
14.小丽通过阅读说明书了解到家用制氧机的工作原理如下：
加压时，装填在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气。
减压时，分子筛将所吸附的氮气排放。
整个过程中，分子筛并不消耗。
小丽用这台家用制氧机制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究。
实验I：
小丽欲通过以下实验验证所收集的气体是否为纯净的氧气。
【实验记录】
实验步骤
实验现象
化学方程式
取一只250mL的集气瓶，用排水法收集一瓶所带气体，然后把一小块燃着的木炭插入集气瓶中
木炭燃烧得更旺
化学方程式I
表中，化学方程式I是。
【实验结论】收集的气体是纯净的氧气。
【实验反思】老师指出上述实验并不能证明小丽所带来的气体一定是纯净的氧气。
该实验不能证明所收集气体为纯净氧气的原因是。
实验II：
测定小丽所带气体中氧气的含量。
（250mL集气瓶）
同学们在老师的指导下设计了如右图所示装置，进行实验，并重复多次。
【实验记录】
实验操作
主要实验现象
实验结论及解释
①
检查装置的气密性
装置的气密性良好
②
加入药品，将装置连接固定
③
打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体后关闭止水夹a和b
A中水进入到B中，B中水的体积为200mL。
收集200mL气体（由压强差引起的误差忽略不计）
④
用凸透镜聚光引燃白磷
燃烧，产生大量白烟
⑤
待白磷熄灭并冷却到室温，进行操作I
现象I
小丽收集的气体不是纯净的氧气
表中，操作I是；现象I是。
【数据记录】
实验次序
1
2
3
4
5
B中剩余水体积/mL
100
42
39
41
38
【数据处理】已知，在上表数据中，第1组数据偏差较大，存在明显误差，在数据处理时应删去。
小丽所带气体中氧气的体积分数为%。
【实验反思】
（1）这台制氧机制氧气的过程发生的变化属于（填“物理变化”或“化学变化”）。
（2）导致第1组数据产生较大误差的可能原因是。
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