中考化学人教版专题复习空气中氧气含量的测定.docx

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中考化学人教版专题复习空气中氧气含量的测定

2020年中考化学人教版专题复习：

空气中氧气含量的测定

知识梳理

一、拉瓦锡测定氧气的含量

1．测定原理

拉瓦锡测定空气的组成的原理：

2Hg+O2

2HgO，2HgO

2Hg+O2。

2．实验装置

汞槽中汞的作用是，作反应物，起液封作用，

二、吸水法测定氧气的含量

1．测定原理

利用燃烧法测定空气中氧气的含量的原理是利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。

反应的化学方程式：

4P+5O2

2P2O5。

2．实验装置

（1）仪器：

集气瓶、燃烧匙、导管、烧杯、橡胶管、弹簧夹。

（2）药品：

红磷、水。

3．实验步骤

（1）先在集气瓶内加入少量水，并做上记号。

（2）连接装置。

（3）检查装置的气密性。

（4）用弹簧夹夹紧橡胶管。

（5）点燃红磷，迅速伸入集气瓶内。

（6）燃烧结束冷却至室温后，打开弹簧夹。

4．实验现象

红磷在集气瓶内燃烧，放出热量，生成大量白烟（五氧化二磷小颗粒），冷却后，打开弹簧夹，水经导管进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内空气总体积的

。

5．实验成功的关键

（1）红磷要过量。

（2）装置必须密封。

（3）导管内先注满水。

（4）冷却到室温后，打开弹簧夹。

6．实验分析与结论

红磷燃烧生成五氧化二磷固体，五氧化二磷极易溶于水，不占有体积。

红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，冷却后，大气压把烧杯内的水压进集气瓶，压进的水的体积约是集气瓶内消耗的氧气的体积，由此证明空气中氧气约占空气总体积的

。

友情提示：

通过此实验也能得出氮气不燃烧、不支持燃烧及不易溶于水的性质。

7．实验注意事项

（1）红磷要足量。

如果红磷的量不足，则不能将密闭容器内空气中的氧气完全反应掉，密闭容器内水面上升不到原气体体积的

，导致测得空气中氧气的体积分数偏小。

（2）实验装置的密封性要好。

如果密封性不好，则外界的空气会进入密闭容器内，导致所测得的氧气体积偏小。

（3）不能用硫、木炭、铁丝等代替红磷。

因为硫或木炭燃烧后产生的气体会弥补反应所消耗的氧气，导致测得的氧气的体积不准确；而细铁丝在空气中难以燃烧，氧气的体积几乎不会变化，因此密闭容器内水面不上升。

（4）橡胶管要夹紧，燃烧匙放入集气瓶时要迅速，防止空气受热膨胀，从导管或集气瓶口逸出，导致进入水的体积增多，使实验结果偏高。

（5）集气瓶内加少量的水，目的是溶解白烟、降低温度。

三、注射器法测量氧气的含量

1．原理

在加热的条件下，铜能跟空气中的氧气反应，消耗了密闭容器中的氧气，没有其他气体产生，减少的气体体积即为空气中氧气的体积。

反应的化学方程式：

2Cu+O2

2CuO。

2．实验装置（如图所示）

3．实验仪器

硬质玻璃管（相同规格

支）、橡皮塞（带玻璃导管及不带玻璃导管各

个）、量筒、酒精灯、铁架台（带

铁夹）、注射器、气球、铜粉。

4．实验步骤

（1）将一支硬质玻璃管注满水（两端用橡皮塞封住），然后打开上端橡皮塞，将水倒入量筒中，记录体积。

（2）在另一支干燥的硬质玻璃管中装入铜粉，两端塞上带玻璃导管的橡皮塞，其中一端用气球密封。

移动注射器活塞，在注射器中留下一定体积的气体，记录体积后与硬质玻璃管另一端密封连接。

根据酒精灯的高度，将玻璃管固定在铁架台上。

（3）用酒精灯在铜粉部位加热，加热时不断推拉注射器。

（4）停止加热后，待玻璃管冷却至室温，将气球内的气体全部挤出。

待注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积。

5．实验现象

铜粉加热后变成黑色，冷却至室温后，密闭装置内气体的体积减少了1/5。

6．实验结论

空气中氧气约占空气体积的1/5。

7．注意事项

（1）铜粉要足量。

（2）装置不能漏气。

（3）加热温度要高一些，时间要长一些，目的是保证铜粉和氧气充分反应。

（4）加热时为保证氧气充分反应，要不断推拉注射器活塞。

（5）冷却至室温后，读取注射器内剩余气体体积。

拓展：

测定空气中氧气含量的装置还有如图所示A、B、C、D、E。

E

重点考点

考点一拉瓦锡测定氧气的含量

典例精析

典例1化学革命是发生在十八世纪末英国和法国的一场深刻的化学学科的变革。

英国物理学家、化学家波义耳和法国化学家拉瓦锡曾做过貌似相同的两个实验（见下图）。

关于这两个实验的说法正确的是

A．两个实验都可用于测定空气中氧气的含量

B．两个实验中，曲颈甑内汞的表面都变为黑色

C．波义耳的实验中，金属加热后质量增加，该现象不能用质量守恒定律解释

D．拉瓦锡的实验中，玻璃钟罩内液面逐渐上升，达到一定高度后不再变化

【解析】A、波义耳的实验装置右端直接与空气相通，没有密封，故无法测定空气中氧气的含量，错误；B、曲颈甑内的汞会被空气中氧气氧化变为红色的氧化汞，错误；C、波义耳的实验装置没有密封，如果计算消耗氧气的质量，则与质量守恒定律相符，错误；D、拉瓦锡的实验中，汞会消耗装置中的氧气，导致内外气压不一致，故玻璃钟罩内液面逐渐上升，最终氧气耗尽后，液面达到一定高度后不再变化，正确。

故选D。

【答案】D

拓展

1．下列关于空气的说法中正确的是

A．英国化学家道尔顿通过实验得出了空气由氧气和氮气组成的结论

B．空气可用于工业制备氮气和氧气

C．氮气易溶于水，约占空气体积的78%

D．氧气的化学性质比较活泼，属于可燃物

2．下列装置都可用于测定空气里氧气的含量，a、b两物质的选择正确的是

A．a是铜，b是红磷

B．a是铜，b是木炭

C．a是汞，b是红磷

D．a是汞，b是木炭

3．有关空气组成的研究与发现对化学的发展做出了重要贡献。

Ⅰ．拉瓦锡的研究：

用加热汞的方法测定空气中氧气的含量

如图1所示，拉瓦锡把少量的汞放在密闭的玻璃容器中连续加热12天后，发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末，容器内空气体积减少了约五分之一。

收集汞表面生成的红色粉末（氧化汞），置于另一容器内强热得到了汞和氧气，且氧气的体积恰好等于原来密闭容器里所减少的空气体积。

（1）上述实验中，使用汞的优点有________________。

A．汞为液态，在加热的条件下只与氧气反应且生成物为固体

B．时间足够长，能将密闭装置中的氧气几乎耗尽

C．实验过程中没有污染

D．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气

（2）继拉瓦锡研究后，英国科学家瑞利经多次实验发现：

从空气分离得到的氮气密度总是略大于纯净氮气密度。

造成这一差异主要与空气中的____________________相关。

Ⅱ．兴趣小组A的实验：

用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（如图2所示）

（3）用酒精灯点燃燃烧匙中过量的红磷，观察到的现象有_____________________________，并放出大量的热。

写出该反应的化学方程式：

_______________________________。

（4）该兴趣小组同学经多次实验发现：

当反应停止并恢复至室温，用氧气浓度传感器测得广口瓶内始终有8%左右的氧气残留。

请你分析红磷燃烧无法耗尽氧气的原因是__________________（已排除操作原因引起的实验误差）。

Ⅲ．兴趣小组B的实验：

用铁生锈原理测定空气中氧气含量（如图3所示）。

测得实验数据如表：

测量项目

实验前烧杯中水的体积

实验后烧杯中剩余水的体积

集气瓶（扣除内容物）和导管的体积

体积/ml

80.0

49.0

150.0

（5）根据表中数据，计算实验测得的空气中氧气的体积分数是_____（计算结果精确到0.1%）。

（6）该实验中NaCl溶液的作用是_____。

考点二氧气含量测定实验

典型例题

典例2如图所示装置可用于测定空气中氧气的含量。

下列说法不正确的是

A．实验前一定要检查装置的气密性

B．红磷足量是实验成功的关键之一

C．打开弹簧夹，集气瓶液面上升至1处，可说明氧气约占空气体积的1/5

D．该实验所用的红磷可用木炭代替

【解析】A、为防止装置漏气，影响实验准确程度，实验前一定要检查装置的气密性，故A不符合题意；B、红磷足量才能将空气中的氧气完全消耗，实验结果才能准确，红磷足量是实验成功的关键之一，故B不符合题意；C、打开弹簧夹，集气瓶液面上升至1处，可说明氧气约占空气体积的1/5，故C不符合题意；D、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳，该实验若用木炭可用代替红磷，瓶内的气压不降低，水不能倒流，不能测定空气中氧气的含量，故D符合题意。

故选D。

【答案】D

拓展

4．对于做空气中氧气含量测定的实验。

下列有关说法正确的是

A．选用红磷是因为反应可以耗尽氧气，生成固态的五氧化二磷

B．燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭

C．燃烧匙中的红磷越多，水位上升越高

D．本实验可以证明空气含有N2、O2、CO2和稀有气体

5．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）实验三为测定空气中氧气含量的实验，在瓶内加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

6．为验证空气中氧气的体积分数，小明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，步骤如下：

①连接装置并检查气密性。

②在量筒内加入100毫升的水。

③在广口瓶中加入少量水，使瓶内空气体积为250毫升。

④在燃烧匙内放入过量的红磷，塞紧瓶塞，关闭止水夹，接通电源使电烙铁发热，点燃红磷后，断开电源。

⑤燃烧结束并充分冷却后，打开止水夹，待量筒内水面不再下降时，记录量筒内水的体积为65毫升。

（1）小明按如图甲装置进行实验时，该如何检查装置的气密性？

___________________________________________________________________________________________________________________。

（2）与装置甲相比，装置乙中使用电烙铁可以减小实验误差，其原因是___________________________________________________________________________________________。

（3）根据本实验数据，计算出空气中氧气的体积分数为________________。

小明发现，测量结果与真实值仍有较大差距，查阅资料发现，引起本实验的误差除装置外，还与可燃物的性质有关。

实验误差分析

1．测定结果偏小的原因

（1）红磷的量不足，导致氧气为完全反应。

（2）装置气密性不好，导致反应后有气体进入集气瓶。

（3）未冷却至室温就打开弹簧夹，温度高压强大，进入集气瓶中的水减少。

（4）导管内事先没有注满水。

2．测定结果偏大的原因

（1）点燃红磷后插入集气瓶太慢，赶走了集气瓶里部分空气。

（2）点燃红磷前未夹紧弹簧夹，使集气瓶里空气沿导管逸出。