06 空气中氧气含量的测定-九年级化学暑期预科讲义

这是一份06 空气中氧气含量的测定-九年级化学暑期预科讲义，共19页。学案主要包含了实验目的，实验用品，实验装置，实验原理，实验步骤，实验现象，实验结论，水的作用等内容，欢迎下载使用。

选择使用汞的优点
①汞在加热的条件下，只和氧气反应。
②汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来测量反应器内空间体积的变化。
③生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气中，把得到的氧气加到剩下的4/5体积的气体中，结果所得气体跟空气的性质完全一样。
④汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽。
⑤氧化汞的密度小于汞，且不溶于汞，因此易与汞分离。
1. 拉瓦锡测定空气成分的实验
①实验方法和原理
在曲颈甑（盛空气）里加热汞（如图）。
拉瓦锡研究空气成分所用的装置
原理：
汞+氧气 EQ \(====,\s\up6(加热) )氧化汞（消耗氧气） 氧化汞 EQ \(====,\s\up6(加热) )汞+氧气（生成气体）
②实验现象及分析
银白色的液态汞变成红色粉末（氧化汞）。生成气体的体积和所消耗气体的体积（约为总体积的1/5）恰好相等，且将生成的气体加入到前一容器中剩余的气体（不能维持生命的氮气）里，所得气体跟空气的性质完全一致。
③实验结论
空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。
2. 燃烧红磷法测定空气中氧气含量
【实验目的】
了解空气中氧气含量的测定方法、实验原理及实验成功的关键
【实验用品】
集气瓶、燃烧匙、胶塞、玻璃导管、烧怀、弹簧夹、乳胶管、酒精灯、红磷
【实验装置】
【实验原理】
物理原理：红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，引起集气瓶内压强减小，烧杯中的水在大气压的作用下，进入集气瓶。倒吸进入集气瓶中水的体积等于反应消耗掉的氧气体积。
化学原理：4P + 5O2 EQ \(====,\s\up6(点燃) ) 2P2O5
【实验步骤】
① 连接装置，并检查装置的气密性。
② 塞紧瓶塞，将瓶塞下表面至瓶底之间的容积分为5等分，并在瓶壁上作上记号。
③ 用弹簧夹夹紧乳胶管。
= 4 \* GB3 ④ 将装有红磷的燃烧匙放在酒精灯火焰上加热直至燃烧，立即伸入集气瓶中，并塞紧塞子。
= 5 \* GB3 ⑤ 待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。
【实验现象】
① 红磷燃烧、发出黄光、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。
③氮气难溶于水
④氮气不支持燃烧
【水的作用】
A、集气瓶中的水的作用：
① 吸收五氧化二磷，防止污染空气；
② 吸收热量，加快冷却速度，防止橡皮塞冲出。
B、烧杯中的水的作用：
测量氧气的体积
【误差分析】
偏低：
①红磷不足
②装置气密性不好
③未冷却至室温打开止水夹
④导管中有部分水残留
偏高：
①点燃红磷后插入到集气瓶速度太慢（未及时塞进橡皮塞）
②未夹紧止水夹（未使用止水夹）
【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！因为木炭和硫燃烧虽然消耗了氧气，但又生成了新的气体，导致集气瓶内气压不变，打开弹簧夹后，没有水进入瓶中。
8.由于氢氧化钠溶液可以吸收生成的二氧化碳或二氧化硫，那么，如果预先在集气瓶内放入氢氧化钠溶液，就可以用木炭或硫粉来代替红磷进行实验。
用NaOH溶液吸收CO2：2NaOH + CO2=Na2CO3 + H2O
用NaOH溶液吸收SO2：2NaOH + SO2=Na2SO3 + H2O
9.不要用镁代替红磷！因为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。
3. 空气中氧气体积分数测定的改进实验
下列实验改进主要针对以下几点：药品（红磷很难耗尽氧气）；导管（导管内的空气会造成误差）；点燃方式（伸入集气瓶再迅速也会有影响，下面所有装置图都是密封后点燃药品）。
【注】实验改进（或实验对比）需要考虑的问题：装置是否简单；操作是否简便；实验是否安全、环保、节约（药品和能）、精确（首要因素）。

【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. 两个实验中，汞的量多少对实验结果无影响
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
【答案】D
【解析】A．波义耳的实验中装置不是密封的，无法测定空气中氧气的含量，故错误；
B．在加热的条件下，汞与空气中的氧气反应生成红色氧化汞粉末，故错误；
C．波义耳的实验中，金属汞加热后生成氧化汞，质量增加，生成了新物质，发生的属于化学变化，所有的化学变化都遵循质量守恒定律，故错误；
D．在加热的过程中，金属汞与装置内的氧气反应生成氧化汞固体，随着氧气的消耗，玻璃钟罩内液面逐渐上升，当氧气被完全消耗后，液面不再上升，故正确。
【典例2】如图是“测定空气中氧气含量”的实验，下列说法错误的是（ ）
A．铜丝在此实验中起到导热的作用
B．若白磷量不足，实验测得结果会变小
C．实验后左边玻璃管的一部分水会被压到右边玻璃管去
D．此实验可以测定氧气的体积含量约占空气的五分之一
【答案】C
【解析】A、铜丝在此实验中起到导热的作用，该选项说法正确；
B、若白磷量不足，不能把氧气耗尽，会导致实验测得结果变小，该选项说法正确；
C、实验后右边玻璃管的一部分水会被压到左边玻璃管去，该选项说法不正确；
D、此实验中，最终左边液面会上升至刻度1处，可以测定氧气的体积含量约占空气的五分之一，该选项说法正确。
【典例3】在图1所示密闭装置内燃烧红磷测定空气中氧气含量，用传感器记录集气瓶中压强随时间变化的情况，得图2所示数据。下列说法正确的是（ ）
A．a点处压强增大主要是因为少量空气进入
B．a→b段压强减小的原因只能是氧气被消耗
C．c点时打开了弹簧夹，导致气压增大
D．d点集气瓶中的温度一定等于室温
【答案】C
【解析】A、a点处压强增大主要是因为红磷燃烧放出大量的热，使装置内气体体积受热膨胀，压强增大，故选项说法错误。
B、a→b段压强减小的原因是氧气被消耗、温度冷却至室温，故选项说法错误。
C、c点时压强增大，是因为c点时打开了弹簧夹，导致气压增大，故选项说法正确。
D、从d点往后，压强增大变得缓慢了，不能说d点集气瓶中的温度一定等于室温，故选项说法错误。
【典例4】暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来于铁粉的氧化。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．如果装置漏气，会使测量结果偏小
B．本实验数据测得空气中氧气的体积分数为19.6%
C．若装置气密性良好，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．不必等温度计的读数恢复至实验前的温度后就能记录量筒内剩余水的体积
【答案】D
【解析】A．若装置漏气，实验后玻璃瓶中的压强偏大，流入玻璃瓶中的水的体积偏小，会使测量结果偏小，故A正确；
B．本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为45ml250ml-20ml×100%≈19.6%，故B正确；
C．若装置气密性良好，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C正确；
D．需等温度计读数恢复至实验前的温度才可以记录量筒内剩余水的体积，因为该反应放热，会使气体体积膨胀，不等气体冷却就记录数据，测得的进入集气瓶中的水的体积偏小，从而导致实验结果偏小，故D错误。
【典例5】某同学利用如图装置测定空气中氧气的含量，红磷燃烧后恢复到室温，打开弹簧夹后，发现进入广口瓶的液体体积小于广口瓶容积的eq \f(1,5)，造成这一现象的原因可能是（ ）
A．实验前没有将弹簧夹夹紧
B．实验装置可能漏气
C．实验中所取的红磷过量
D．集气瓶中预先未加入一定量的水
【答案】B
【解析】
A、实验前没有将弹簧夹夹紧 使进入瓶内的液体体积的大，结果偏大，故A错
B、实验装置可能漏气 实验装置漏气可导致部分气体进入瓶中从而液体体积减少，故B正确
C、实验中所取的红磷过量 红磷过量仍然能完全消耗掉氧气，不影响进入瓶内的液体体积，故C错
D、集气瓶中预先未加入一定量的水 集气瓶中加入水是为了保护集气瓶，不影响进入瓶中的液体体积。
【典例6】空气中氧气含量测定的再认识．
【经典赏析】教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图1）．该实验中选择使用汞的优点有___．
A．实验过程中没有污染
B．在汞槽中起到液封作用
C．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
D．能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽
【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图2），写出红磷燃烧的符号表达式___．兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于21%．
【提出问题】用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？
【进行猜想】（1）装置漏气；
（2）___，装置内氧气有剩余；
（3）…
【实验与交流】在老师的指导下，小明分别用过量的红磷和白磷进行该实验，用测氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气浓度分别为8.85%和3.21%，
【实验探究1】小明根据铁生锈的原理（铁能与空气中的氧气反应），探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量，于是进行了实验（装置如图3）
通过7天测得的数据计算空气中氧气的含量为19.13%．
【交流与反思】与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点及原因：装置内残留的氧气更少，实验结果更准确；但是反应所需时间太长．
【实验探究2】为了加快反应速率，小明通___过查阅资料，利用铁粉、炭粉、氯化钠（NaCl）等物质又进行了实验（装置如图4），8分钟后测得的数据如表：
请计算出空气中氧气含量___（计算结果保留一位小数）
【结论与反思】通过上述实验探究，选择铁粉、炭粉、氯化钠（NaCl）进行实验，可较为快速地完成实验并减小实验误差．
【拓展延伸】铜也能与空气中氧气、水、二 氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2（OH）2CO3]，其相对分子质量为___
若将图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，请判断___（填“能”还是“不能”）比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明理由___．
【答案】
【经典赏析】BCD；
【实验回顾】4P + 5O2 eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===,====))2P2O5
【进行猜想】红磷不足；
【实验探究2】20.2%；
【拓展延伸】222，不能；因为空气中二氧化碳含量约只有0.03%，铜不能将装置中的氧气几乎耗尽；
【解析】
【经典赏析】
教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图1）．该实验中选择使用汞的优点有在汞槽中起到液封作用；生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气；能将密闭装置内空气中的氧气集合耗尽，故选BCD；
【实验回顾】磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：4P + 5O2 eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===,====))2P2O5；
【进行猜想】实验中所取的红磷不足（或实验前没有夹弹簧夹、实验装置可能未冷却就打开弹簧夹等）；
【实验与交流】小明分别用过量的红磷和白磷进行该实验，用测氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气浓度分别为8.85%和3.21%，请从燃烧条件的角度回答产生上述结果的主要原因白磷的着火点比红磷的着火点低；
【交流与反思】铁丝在水、氧气的条件下很容易生锈，与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点及原因：装置内残留的氧气更少，实验结果更准确；
【实验探究2】
烧杯内蒸馏水减少的体积为氧气的体积=90mL-63.6mL=26.4mL
空气中氧气含量=26.4ml130ml×100%≈20.2%
【结论与反思】
通过上述实验探究，选择铁粉、炭粉、氯化钠和蒸馏水或白磷等物质进行实验，可较为快速地完成实验并减小实验误差．
【拓展延伸】铜绿的相对分子质量是：64×2+（16+1）×2+12+16×3=222；
铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3]，若将图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，不能比较准确地测定空气中氧气的含量，因为空气中二氧化碳含量约只有0.03%，铜不能将装置中的氧气几乎耗尽．
1．用下图装置进行实验。下列现象能证明空气中O2含量的是( )
A．红磷燃烧，产生白烟
B．瓶中液面先下降，后上升
C．瓶中液面最终上升至1处
D．水槽中液面下降
【答案】C
【解析】A、红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，但不能证明空气中O2的含量，故选项错误；B、红磷在空气中燃烧,放出大量的热，使装置内空气受热膨胀，完全反应后，消耗装置内的氧气，装置内压强减小，故瓶中液面先下降，后上升；但不能证明空气中的O2含量，故选项错误；C、瓶中液面最终上升至1处，说明氧气约占空气总体积的1/5，能证明空气中的含量，故选项正确；D、水槽中液面下降，不能证明空气中的O2含量，故选项错误。故选C。
2．某同学用如图所示装置测定空气里氧气的含量,实验时,连接好装置并检查不漏气后再进行后续操作,下列说法正确的是（ ）
A．所用红磷要过量，以保证集气瓶内空气里的氧气能充分反应
B．在空气里点燃红磷后，应缓慢把燃烧匙伸入瓶内并塞紧橡皮塞
C．红磷燃烧时，要打开止水夹，以免瓶因温度升高，气压较大，造成橡皮塞从瓶口脱落
D．仍用本装置，只把红磷换成燃烧的本炭，能够更精确测定空气里氧气的含量
【答案】A
【解析】A、所用红磷要过量，以保证集气瓶内空气里的氧气能充分反应，故选项说法正确；B、在空气里点燃红磷后，应迅速把燃烧匙伸入瓶内并塞紧橡皮塞；缓慢伸入，会使集气瓶中的气体受热排出一部分，会导致实验结果偏大，故选项说法错误；C、红磷燃烧时，要关闭止水夹，否则实验过程中由于温度升高，压强变大，会有部分气体从导管口逸出，故选项说法错误；D、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，虽除去氧气，而增加了新的气体，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，故选项说法错误。故选A。
可以此得出空气中氧气含量，不符合题意。
故答案为：B。
3. 拉瓦锡利用汞与氧气的反应研究空气的成分，所用的装置如图所示。下列分析不合理的是（ ）
A. 汞会倒吸入曲颈甑中
B. 实验用到了火炉，推测汞与氧气的反应需要加热
C. 汞的用量可能会影响实验结果
D. 反应结束后，需关闭火炉冷却至室温，才能测量容器中气体的减少量
【答案】 A
【解析】A．实验结束后，温度冷却至室温，钟罩内的液面会上升，但是汞不会倒吸入曲颈甑中，故符合题意；
B．实验用到了火炉，推测汞与氧气的反应需要加热，故不符合题意；
C．测定空气中氧气的含量所需的汞必须足量，否则会导致测定结果偏小，故不符合题意；
D．反应结束后，需关闭火炉冷却至室温，才能测量容器中气体的减少量，否则会导致测定结果偏小，故不符合题意。
故答案为：A。
4. 在测量空气中氧气含量的实验中，发现氧气的体积分数少于 1/5，针对这一事实，下列分析错误的是（ ）
A. 可能是装置气密性不好
B. 可能未冷却至室温就打开了止水夹
C. 可能是红磷的量不足
D. 插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内空气受热逸出
【答案】 D
【解析】A、装置气密性不好，在冷却至室温时，外界空气进入，占据了一定量的体积，使进入水的体积偏小，从而使结果偏小，不符合题意；
B、未冷却至室温就打开止水夹，气体受热膨胀，占据了一定的体积，使进入水的体积偏小，从而使实验结果偏小，不符合题意；
C、红磷的量不足，没有将氧气完全耗尽，会使实验结果偏小，不符合题意；
D、插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内空气受热逸出，会使进入水的体积偏大，使实验结果偏大，符合题意。
故答案为：D。
5. 利用红磷测定空气中氧气含量的实验装置如图1，用气体压力传感器测出该集气瓶中的气压变化如图2，下列说法正确的是（ ）
A. 红磷燃烧会产生大量的白雾
B. 该实验中的红磷可用木炭来代替
C. CD段压强变化的主要原因是冷却至室温
D. 若装置气密性不好，会造成进水量偏小
【答案】 D
【解析】
A、红磷燃烧生成五氧化二磷固体，会产生大量的白烟，A不符合题意；
B、该实验中的红磷不可以用木炭来代替，因为木炭燃烧消耗氧气的同时会生成等体积的二氧化碳气体，反应前后压强不变，无法测定空气中氧气的含量，B不符合题意；
C、CD段压强减小的主要原因是是燃烧时消耗了氧气，瓶内的气体减少，C不符合题意；
D、若装置气密性不好，则冷却过程中会有空气进入，抵消消耗氧气的体积，造成进水量偏小，D符合题意；
故答案为：D。
6. 在下图1所示密闭装置内燃烧红磷测定空气中氧气含量，用传感器记录集气瓶中压强随时间变化的情况，得图2所示数据。下列说法正确的是( )
A. a点处压强增大主要是因为少量空气进入
B. a→b段压强减小的原因只能是氧气被消耗
C. c点时打开了弹簧夹，导致气压增大
D. d点集气瓶中的温度一定等于室温
【答案】 C
【解析】A．a点处压强增大是因为红磷燃烧放出热量造成的，故A不符合题意；
B．ab段压强减小的原因是氧气被消耗和温度逐渐降低造成的，故B不符合题意；
C．通过图2所示可以看出，从c到d压强快速增加是因为打开了弹簧夹，水进入了集气瓶，故C符合题意；
D．从d点往后，压强增大变得缓慢了，但不能说d点集气瓶中的温度一定等于室温，故D不符合题意。
故答案为：C。
7. 利用如图装置验证了空气中氧气的含量。下列叙述不正确的是（ ）
A．实验前需检查装置气密性
B．白磷的作用是消耗试管中的氧气
C．白磷熄火、试管冷却后再打开止水夹
D．最终量筒中液面约降至40mL刻度线处
【答案】D
【解析】A、该装置是利用白磷燃烧消耗氧气，反应后，装置内压强减小，在压强差的作用下，量筒中的水进入试管，进入水的体积就是空气中氧气的体积，故实验前需检查装置的气密性，否则，装置漏气，外界空气进入，会使实验结果偏小，不符合题意；
B、白磷的作用是将试管内的氧气耗尽，使装置内压强减小，在压强差的作用下，量筒中的水进入试管，进入水的体积就是空气中氧气的体积，不符合题意；
C、白磷熄灭，试管冷却后，再打开止水夹，否则，试管内的气体受热膨胀，占据了一定的空间，会使进入水的体积偏小，从而使实验结果偏小，不符合题意；
D、空气中氧气的体积约占空气体积的，故进入水的体积大约是：130mL×=26mL，故最终量筒中液面约降至50mL-26mL=24mL刻度线处，符合题意。
故答案为：D。
8. 用下图所示装置测定空气中氧气含量。
（1）将导气管放入水中，打开弹簧夹，双手捂住集气瓶，一段时间后，观察到导管口有气泡冒出，说明________。
（2）能证明空气中氧气含量的实验现象是________。
（3）红磷与氧气反应的生成物是________。
（4）关于该实验，下列说法正确的是________(填字母序号)。
A 红磷的用量不影响实验结果。
B 点燃红磷前先用弹簧夹夹紧胶皮管。
C 该实验中，可用木炭代替红磷。
【答案】 （1）装置气密性良好
（2）集气瓶中液面上升至刻度1处
（3）P2O5
（4）B
【解析】（1）将导管放入水中，打开弹簧夹，双手捂住集气瓶，一段时间后，观察到导管口有气泡冒出，说明装置气密性良好；故填：装置气密性良好；（2）能证明空气中氧气含量的实验现象是：集气瓶中液面上升至刻度1处，即氧气约占空气总体积的五分之一；故填：集气瓶中液面上升至刻度1处；（3）红磷与氧气反应的生成物是五氧化二磷；故填：P2O5；（4）A．红磷的用量影响实验结果，如果红磷不足，会导致实验结果偏小，该选项A说法不正确；
B．点燃红磷前先用弹簧夹夹紧胶皮管，以防止气体逸出影响实验结果，该选项B说法正确；
C．该实验中，不可用木炭代替红磷，是因为木炭燃烧生成二氧化碳，瓶内压强几乎不变，导致水不能进入集气瓶，不能测定氧气含量，该选项C说法不正确。
故填：B。
9. 某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究，请你参与。
[设计实验]第一小组同学共同设计了如图的A、B两套装置。
你认为合理的是（填编号） 。
[进行实验]
[数据分析]实验结束后，整理数据如下：（注：集气瓶容积为100mL）
通过对实验数据分析，实验得出氧气约占空气体积的 。
[实验分析]（1）红磷要过量的原因是 ；
（2）弹簧夹打开的适宜时机是 ；
（3）实验结束，发现测定出的空气中氧气的体积分数低于l/5，可能的原因是 （答出一点即可）
[改进实验]
（1）第二小组同学设计了C实验装置，优点是： 。
（2）第三小组同学设计了D实验装置，优点是： 。
【解析】[设计实验]实验A和B的区别在于红磷的位置，而这一点与氧气的密度有关，由于氧气的密度大于空气，所以红磷在稍微低的位置更利于反应的进行，也更利于氧气的消耗，所以实验设计A更合理；故填：A。
[数据分析]大通过对实验数据分析，实验得出氧气约占空气体积的20+18+19+17+21+196mL100mL×100%=19%；故填：19%。
[实验分析]（1）实验中为了将装置内的氧气完全耗尽，加入的红磷要过量；故填：使氧气完全反应尽；
（2）当装置冷却至室温后再打开止水夹，否则测定结果偏小；故填：冷却到室温时；
（3）实验结束，发现测定出的空气中氧气的体积分数低于l/5，可能的原因是红磷的量不足、装置漏气、没有冷却至室温就打开止水夹；故填：红磷量不足；
[改进实验]（1）该装置始终是密封的，测定结果更精确，误差更小；生成的五氧化二磷不会逸散到空气造成污染，更环保；故填：环保（或误差小）。
（2）该装置使用了量筒，更容易计算出进入集气瓶中水的体积；故填：容易计算出进入集气瓶中水的体积。
【答案】A。
19%。
使氧气完全反应尽；
冷却到室温时；
红磷量不足；
环保（或误差小）。
容易计算出进入集气瓶中水的体积。
10. 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）。利用铁锈腐蚀原理测定空气中氧气的体积分数。
（1）实验 1 中，红磷燃烧的文字表达式是________。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________。
（2）为提高实验的准确性，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________。
（4）结合你的学习经验，若要寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物。用图一或图二装置测定空气中氧气的体积分数，该替代物应满足的条件是________（写两点）。
【答案】 （1）磷＋氧气eq \\ac(\s\up5(点燃),\s\d0(———→))五氧化二磷；氧气消耗，瓶内气压减小
（2）保证装置不漏气
（3）实验 2；实验 2 中消耗氧气更彻底
（4）只和空气中的氧气反应，生成物是固体；选择消耗氧气的物质时，和氧气反应越彻底，实验结果越准确
【解析】（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应文字表达式为磷＋氧气eq \\ac(\s\up5(点燃),\s\d0(———→))五氧化二磷；待集气瓶冷却后，打开K，由于氧气被消耗，集气瓶内气体压强小于外界大气压，在大气压的作用下水被挤压进入集气瓶。
（2）图1和图2实验中都应注意装置的气密性良好、反应物应足量等，从而提高实验的准确性。
（3）分析图3和图4信息可知，实验2的测定方法更准确，因为实验1中反应后集气瓶内剩余氧气的体积分数为8.6%，而实验2反应后集气瓶中氧气几乎耗尽。
（4）通过上述实验可知，若要寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物，该物质应只和空气中的氧气反应，生成物是固体；选择消耗氧气的物质时，和氧气反应越彻底，实验结果越准确。
11．氧气是一种重要的物质，某化学兴趣小组同学设计了多组实验装置测定空气中氧气的含量。
【常规测定】
如图1所示的是小明用红磷在空气中燃烧来测定的方法。
（1）写出红磷燃烧产生大量 ，符号表达式： 。
（2）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积小于集气瓶中原空气总体积的15．你认为导致这一结果的原因可能是 （写一条）。
（3）上面的实验同时证明了氮气的化学性质有 （写一条）。
【实验改进】
某探究小组为测定空气中氧气的含量做如下实验改进：
图2是利用气压传感器测定红磷燃烧时集气瓶内气压变化的实验装置。
图3是集气瓶内气压的变化情况。
图4是利用铜粉与氧气加热后反应生成氧化铜的原理，测定空气中氧气含量的实验装置。
（1）图1实验：点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入集气瓶中并把橡皮塞塞紧。待红磷熄灭并冷却后，打开止水夹。下列有关图2的分析不正确的是 。
A．BC段气压增大的主要原因是燃烧放热
B．CD段气压减小的主要原因是集气瓶内氧气不断被消耗且瓶内温度逐渐冷却
C．DE段气压增大的主要原因是烧杯中的水进入集气瓶
D．若用木炭代替红磷完成此实验，集气瓶内气压变化趋势与图2基本一致
（2）图3实验的主要实验步骤如下：
①组装装置，检查装置的气密性；
②向试管中加入足量的铜粉，铜粉要足量的原因是 ；
③点燃酒精灯，不停地抽拉注射器的活塞，充分反应后停止加热。
试管中发生的反应符号表达式为 。实验开始时，若注射器活塞前沿停在35mL的刻度线上，完成上述三个实验步骤并等到具支试管冷却后观察，活塞前沿约停在 mL的刻度线上。用酒精灯在铜粉部位加热时，若实验过程中没有不断推拉注射器，则可能导致测定的空气中氧气的体积分数 （填“偏大”、“偏小”、“不变”）。
【实验拓展】
小军同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图5所示 ），你认为改进后的优点是： （填字母序号）。
A．避免燃烧匙伸入集气瓶过慢带来的误差 B．减少污染，保护环境
【答案】
（1）4P + 5O2 eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===,====))2P2O5，化合；
（2）止水夹未夹紧（或瓶塞塞得太慢等）；
（3）不可燃、不支持红磷的燃烧、不与水反应等；
实验过程：②引燃白磷；
③白磷燃烧，产生大量白烟；
④液面先下降再上升；
⑤18%；
实验反思：①形成液封，防止气体受热膨胀从导管逸出；
②AC；
实验拓展：保护环境，防止大气污染．
【解析】（1）红磷和氧气反应生成五氧化二磷，化学方程式为：4P + 5O2 eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===,====))2P2O5，该反应满足化合反应多变一的条件，属于化合反应；
（2）进入集气瓶中水的体积超过集气瓶中原空气总体积的1/5，说明集气瓶内除了减少了氧气，也减少了其他气体，所以导致这一结果的原因可能是：止水夹未夹紧（或瓶塞塞得太慢等）；
（3）过量的红磷最后会熄灭，说明氮气不具有助燃性等性质；
实验过程：白磷在空气中燃烧的现象：发黄光、放出热量、冒出大量的白烟；
磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，从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先下降，后上升，因为开始时，燃烧放热使气体体积膨胀，冷却后收缩，因此先下降，后上升；
根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数，已知C=60ml，a=10ml，a上面的空气五等分，则b=19mL；因此氧气的体积分数=190ml-10ml60ml-10ml×100%=18%；
实验反思：①实验前集气瓶里要装进适量a体积的水的作用是：形成液封，防止实验过程中集气瓶内的气体从长导管中向外逸散而影响实验结果；
②导致实验最后产生的实际值小于理论值，说明氧气减少的量不足或者外界空气进行了补充，故选：AC；
【实验拓展】五氧化二磷会污染空气，所以改进后的优点是：保护环境，防止大气污染．实验前的体积
实验后的体积
集气瓶内空气
烧杯内蒸馏水
烧杯内剩余蒸馏水
131mL
90.0mL
63.6mL
组 别
1
2
3
4
5
6
进入瓶中水的体积（mL）
20
18
19
17
21
19