验证空气中氧气的含量

只要路是对的就不要怕路远！1验证空气中氧气的含量一、选择题1．暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来源于铁粉的氧化．小涛同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图所示，实验后从量筒中流入玻璃瓶（容积为250mL）中的水的体积为45mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）．下列说法错误的是（）A．实验前必须检查装置的气密性B．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数为18%C．若实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足D．必须等温度计的读数恢复至实验前的温度后才能记录量筒内剩余水的体积2．为了测定能使带火星的木条复燃时氧气的最低含量是多少，课外活动小组的同学们进行了实验探究．他们设计的实验方案是先将氧气和空气按不同的体积比收集在集气瓶里．收集气体的装置如图．收集气体的方法是：在100mL集气瓶里装满水，塞紧胶塞并关闭活塞b，打开活塞a通入氧气，把瓶里的水排入量筒，当量筒内的水达到设定的体积后立即关闭活塞a，然后打开活塞b通入空气，把瓶里的水全部排入量筒．若要收集一瓶含氧气的体积分数约为60%的气体，则通入氧气的体积和通入空气的体积约是（）A．50mL和50mLB．60mL和40mLC．40mL和60mLD．20mL和80mL只要路是对的就不要怕路远！2二、填空题1．（（1）化学用语是学习和研究化学的工具，请用化学用语填空．①两个氢分子；②氦气；③氯离子；④两个镁离子．（2）在O2、CO2、H2O2三种物质都含有，三种物质属于氧化物的是（填一个即可），属于单质的是．2．图a是铯元素在元素周期表中的信息，图b是铝原子结构示意图，图C为元素周期表的一部分，X、Y、Z代表三种不同元素．（1）由图a可知，铯元素它属于（填“金属”或“非金属”），图中的132.9表示铯元素的．（2）图b方框内的数字是，该原子在化学反应中容易（选填“得到”或“失去”）电子，形成结构，其离子符号为．（3）有关图C的说法，正确的是（填序号）．A．原子序数：Z＞YB．核外电子数：X=YC．Y和Z同处于第二周期．三、实验探究题1．实验室制取氧气，提供了下列药品和常用装置，请按要求回答有关问题：药品：①过氧化氢溶液②氯酸钾③二氧化锰装置：（1）装置中仪器a的名称为．（2）若小明选择装置A和C来制取氧气，则他选择的药品应为（填序号）；写出该反应的文字表达式：．若用装置D收集氧气，则验满的操作方法为将带火星的木条伸到，观察木条是否复燃．（3）某气体X可用D装置收集，若改用E装置收集，则气体X应从口进（填“b”或“c”）．只要路是对的就不要怕路远！32．空气中氧气含量测定的再认识．【实验回顾】图1是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置．（1）写出红磷燃烧的文字表达式．（2）实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内减小，烧杯中水倒吸到集气瓶．若装置的气密性良好，操作规范，用量筒测量进入瓶中水的体积，能粗略测得空气中氧气的含量．【问题提出】有实验资料表明：燃烧过程中当氧气体积分数低于7%时，红磷就无法继续燃烧，因此通过上述实验，测置结果与理论值误差较大．【实验改进】Ⅰ．根据铁在空气中生镑的原理设计图2实验装置，再次测定空气中氧气含量．装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈．Ⅱ．测得实验数据如表测量项目实验前实验后烧杯中水的体积烧杯中剩余水的体积集气瓶（扣除内容物）和导管的容积体积/mL80.054.5126.0【交流表达】（1）铁生锈过程发生复杂的化学反应，首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe（OH）2]，写出该反应的文字表达式．（2）根据表数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是（计算结果精确到0.1%）．（3）从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者准确度更髙的原因是：①；②只要路是对的就不要怕路远！43.某化学兴趣小组的同学对蜡烛的燃烧和空气中氧气含量的测定进行了一系列的探究，请你参与并回答下列问题．【发现问题1】点燃蜡烛，发现蜡烛火焰的明亮程度不一样，是什么原因所致呢？【猜想与假设1】猜想①：蜡烛中可燃物成分不一样；猜想②：．【发现问题2】同学们用蜡烛代替红磷测定空气中氧气的含量，发现蜡烛熄灭后，回流到集气瓶中的水远小于瓶容积的．是什么原因所致呢？【猜想与假设2】猜想①：蜡烛燃烧产生CO2气体；猜想②：；猜想③：．【实验验证】将蜡烛点燃后用氧气传感器定量测定瓶中的氧气含量．数据如图1．【得出结论】此实验中空气中氧气体积分数降低了%．只要路是对的就不要怕路远！5【拓展探究】（1）某同学用氧气传感器定量测定密闭条件下足量红磷燃烧时氧气的含量变化，如图2，在110秒时氧气的含量有所上升，接着再慢慢下降，最终维持在8.85%左右．请你试着解释图象变化的可能原因是：①；②．你对氧气含量最终维持在8.85%左右是怎么理解的？．（2）图3所示装置可用于测定空气中氧气的含量，其中与集气瓶相连的压强传感器等电子设备能将集气瓶内气体压强精确地记录并保持下来．图4、图5是用该装置测得的红磷和木炭分别在集气瓶中燃烧的压强﹣时间关系图（该装置气密性好，p0是集气瓶内初始气压，p和p′分别是反应结束后恢复到室温时集气瓶内的气压）①反应开始时集气瓶中压强瞬间变大的原因是：．②p=0.79p0，p′=p0，请解释这一现象的原因：．只要路是对的就不要怕路远！6只要路是对的就不要怕路远！7一、选择题1．【分析】测定空气中氧气含量的实验原理是：药品消耗消耗了瓶内的氧气，生成的是固体，使瓶内压强减小，在外界大气压的作用下水被压进集气瓶，进入水的体积就是集气瓶内原来氧气的体积．保证本实验成功的关键是：①装置气密性好；②药品要足量；③要冷却至室温再读数等，本题结合红磷测定氧气的原理分析即可．【解答】解：A．如果装置漏气，会使进入的水偏少，测定的结果偏小，实验前必须检查装置的气密性，故正确；B．铁生锈消耗氧气，使装置内的气压减小，进入水的体积就是消耗氧气的体积，集气瓶内空气的体积是（250﹣20）mL=230ml，进入水的体积是45mL，即氧气的体积是45mL，因此氧气的体积分数=≈19.6%，故错误；C、发热剂的量必须足量，因为只有足量的发热剂才能把氧气消耗完，使结果准确，若实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足，故正确；D、必须等温度计的读数恢复至实验前的温度后才能记录量筒内剩余水的体积，使结果准确，故正确．答案：B．【点评】本题考查了空气中氧气含量的测定，结合红磷测定的原理进行分析，要注意测定原理、实验关键、现象和结论、装置的评价和改进等，能够考查学生的知识迁移能力．2．【分析】本题有一定难度，需要考虑到空气中也含有氧气，氧气约占空气总体积的五分之一，氧气的总体积应是通入的氧气的体积加上通入的空气中含有的氧气的体积；然后根据氧气的体积分数约为60%，列等式进行计算．【解答】解：本题学生做起来有点难度，要考虑空气中也有氧气，氧气约占空气总体积的五分之一；设通入氧气后量筒内水的体积为x，[x+（100mL﹣x）×1/5]/100mL×100%═60%解得x═50mL．故选A．【点评】本题应考虑氧气的总体积应是通入的氧气的体积加上通入的空气中含有的氧气的体积，才能表示氧气的浓度60%．只要路是对的就不要怕路远！8二、填空题1．【分析】每个氢分子由2个氢原子构成；稀有气体都是单原子构成的分子；每个氯离子带1个单位负电荷；民房镁离子带2个单位正电荷；由氧元素和另外一种元素组成的化合物是氧化物，由一种元素组成的纯净物是单质．【解答】解：（1）①两个氢分子可以表示为2H2；②氦气可以表示为He；③氯离子可以表示为Cl﹣；④两个镁离子可以表示为2Mg2+．故填：2H2；He；Cl﹣；2Mg2+．（2）在O2、CO2、H2O2三种物质都含有氧原子；二氧化碳和过氧化氢都是由氧元素和另外一种元素组成的化合物，都属于氧化物；氧气是由氧元素组成的纯净物，属于单质．故填：氧原子；CO2或H2O2；O2．【点评】本题主要考查学生对化学用语的书写和理解能力，题目重点考查了学生对化学符号的书写，考查全面，注重基础，题目难度较小．2．【分析】原子中，核电荷数=核内质子数=核外电子数=原子序数；一般情况下，原子最外层电子数小于4个的，在反应中容易失去电子，大于4个的，在反应中容易得到电子．【解答】解：（1）由图a可知，铯元素它属于金属元素，图中的132.9表示铯元素的相对原子质量．故填：金属；相对原子质量．（2）图b方框内的数字是3，该原子在化学反应中容易失去电子，形成铝离子结构，其离子符号为Al3+．故填：3；失去；铝离子；Al3+．（3）A．原子序数：Z＞Y，该选项说法正确；B．核外电子数：X＜Y，该选项说法不正确；C．Y和Z同处于第三周期，该选项说法不正确．故选：A．只要路是对的就不要怕路远！9三、实验探究题1．【分析】（1）根据实验室常用仪器的名称、用途和使用方法进行分析；（2）装置A是用加热固体的方法制取气体，C是排水法收集气体，试管口无棉花，说明是用加热氯酸钾的方法制取氧气；根据氧气支持燃烧的性质进行分析；（3）根据根据D装置是向上排空气法收集，说明气体的密度比空气的大进行分析．【解答】解：（1）装置中仪器a的名称为试管；故填：试管．（2）选择装置A和C来制取氧气，是固体加热型反应，试管没有棉花团，故选用的药品是氯酸钾，氯酸钾在二氧化锰的催化作用下分解生成氯化钾和氧气，该该反应的文字表达式为：氯酸钾氯化钾+氧气；若用装置D收集氧气，则验满的操作方法为将带火星的木条伸到集气瓶口，观察木条是否复；故填：②③；氯酸钾氯化钾+氧气；瓶口．（4）D装置是向上排空气法收集，说明气体的密度比空气的大，若改用E装置收集，则气体应从b进入，因为气体的密度比空气的密度大．故填：b．【点评】本题主要考查了氧气和二氧化碳的反应装置、收集方法、操作步骤和注意事项及方程式的书写；关键是明确气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应的条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关．2．【分析】根据已有的空气中氧气含量的测定原理进行分析解答，磷燃烧生成五氧化二磷；气体被消耗，压强变小，故会产生水倒吸的现象；根据铁生锈的知识进行分析解答即可．【解答】解：（1）根据磷燃烧生成五氧化二磷，可知反应物、生成物，反应条件，故其文字表达式为：红磷+氧气五氧化二磷；（2）红磷燃烧消耗氧气，使瓶内的气压变小，水倒吸，故填：气压；实验改进：（1）根据铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe（OH）2]，可知反应物、生成物，故其文字表达式为：铁+水+氧气→氢氧化亚铁；（2）根据反应前后烧杯内水的体积变化可以看出，消耗的氧气的体积是：80﹣54.5=25.5mL，故氧气的体积分数为：×100%，故填：20.2%；（3）使用铁的缓慢氧化消耗氧气，使氧气消耗的更为彻底，实验结果更准确，测量时考虑只要路是对的就不要怕路远！10导管容积和扣除内容物后的集气瓶的体积，使实验结果更为准确，故填：铁的缓慢氧化使集气瓶中的氧气消耗更为彻底，使实验结果更准确；测量时考虑到导管容积和扣除内容物后的集气瓶容积，使实验结果更准确．故答案为：【实验回顾】（1）红磷+氧气五氧化二磷；（2）气压；【交流表达】（1）铁+水+氧气→氢氧化亚铁；（2）20.2%；（3）①铁的缓慢氧化使集气瓶中的氧气消耗更彻底，使实验结果更准确．②测量时考虑到导管容积和扣除内容物后的集气瓶容积，使实验结果更准确【点评】本题考查的是氧气的含量的测定以及实验装置的改进，完成此题可以依据已有的知识进行，请注意题目中要求写文字表达式．3．【分析】【猜想与假设1】根据影响燃烧的剧烈程度的因素来分析；【猜想与假设2】根据发现的问题以及实验装置来分析可能的原因；【得出结论】根据反应前后氧气含量的数据来分析；【拓展探究】（1）红磷燃烧放出热量，导致氧气体积膨胀或装置漏气；氧气含量过低，红磷不能发生燃烧．（2）根据压强的不同原因来分析；根据木炭燃烧生成气体来分析．【解答】解：【猜想与假设1】可能与蜡烛烛心棉线的长短有关，棉线越长，与空气的接触面越大