人教版九年级上册课题1 空气学案设计

这是一份人教版九年级上册课题1 空气学案设计，共23页。

知识点1拉瓦锡测定氧气的含量
1．测定原理[来#^:中国%教育出~*版网]
拉瓦锡测定空气的组成的原理：2Hg+O2eq \\ac(\s\up6(△),\(==，===))2HgO，2HgOeq \\ac(\s\up7(高温),\(===，====))2Hg+O2。
2．实验装置
[来:中国#%&教育出^@版网]
汞槽中汞的作用是，作反应物，起液封作用。
3．实验结论
氧化汞分解产生的气体支持呼吸------氧气
剩余气体：不支持生命---氮气[中国教育出版网~*#@%]
将剩余气体和氧化汞分解产生的气体混合，得到和空气成分相同气体[来%:&中*^教~网]
空气由氧气和氮气组成
【典例1】我们每时每刻都生活在空气的“海洋”里。科学家很早就开始了对空气的研究。
图I 图II
(1)空气主要由________和氧气组成，它们的体积比约为________。
(2)实验室中可用图I所示的装置粗略研究空气的组成。反应的文字表达式是________， 红磷燃烧的主要现象为________。
(3)实验结束后此同学发现自己测定的氧气体积分数偏低，你认为造成该误差的可能原因是：(写出两条即可)
①________。②________。
(4)不能用木炭代替红磷进行上述实验的原因是________。
(5)200年前，拉瓦锡用图II所示的装置研究了空气的组成。他把少量汞放在密闭的容器中连续加热，得到了红色的氧化汞粉末，同时钟罩内的汞液面上升。该化学反应的文字表达式是________。汞液面上升的原因是________。
(6)空气在标准状况下的密度是1.29 g/L，以下四种气体中只能用排空气法收集的是________，既能用排水法收集，又能用向下排空气法收集的是________。
【答案】(1)氮气；4：1；(2)磷+氧气eq \\ac(\s\up5(点燃),\s\d0(———→))五氧化二磷；剧烈燃烧，放出大量热，产生大量白烟；(3)装置未冷却就打开止水夹(或塞子没塞紧、装置漏气)；红磷量不足 ；(4)木炭与氧气反应生成的二氧化碳为气体，不会造成压力差而红磷与氧气反应生成的产物是固体，会造成压力差 ；(5)汞+氧气 eq \\ac(\s\up5(加热),\s\d0(———→)) 氧化汞；氧气与汞发生反应导致钟罩内气压降低；(6)AC；D [来~#*:中&国教育出版网@]
【解析】(1)空气主要由氮气和氧气组成，它们的体积比约为4：1。
(2)实验室中用图I所示的装置粗略研究空气的组成。反应的文字表达式是磷+氧气eq \\ac(\s\up5(点燃),\s\d0(———→))五氧化二磷， 红磷燃烧的主要现象为剧烈燃烧，放出大量热，产生大量白烟。[来%#:中教*^网&]
(3)实验结束后发现自己测定的氧气体积分数偏低，造成该误差的可能原因是(写出两条即可)：①红磷量不足 ②装置未冷却就打开止水夹(或塞子没塞紧、装置漏气)。
(4)不能用木炭代替红磷进行上述实验的原因是红磷与氧气反应生成的产物是固体，会造成压力差；木炭与氧气反应生成的二氧化碳为气体，不会造成压力差。
(5)200年前，拉瓦锡用图II所示的装置研究了空气的组成。他把少量汞放在密闭的容器中连续加热，得到了红色的氧化汞粉末，同时钟罩内的汞液面上升。该化学反应的文字表达式是：汞+氧气 eq \\ac(\s\up5(加热),\s\d0(———→)) 氧化汞。汞液面上升的原因是氧气与汞发生反应导致钟罩内气压降低。(6)易溶于水的气体只能用排空气法收集，AC气体都能溶于水，只能用排空气法收集；D气体难溶于水，密度小于空气，既能用排水法收集，又能用向下排空气法收集。
【举一反三】
空气中氧气含量测定的经典赏析。
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）写出汞与氧气反应的化学方程式：____________________________________。
（2）本实验中选择使用汞的优点有：
①汞在加热的条件下，只和氧气反应。[中国教#育出^@版网*&]
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。
根据资料卡片，请再补充本实验使用汞的两个优点，并说明依据。
④____________________________________________________________________。
⑤____________________________________________________________________。
（3）通过实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积1/5的结论。请根据现在的认识，对此结论予以补充。_________________________________。[中#国教育*&出版%网~]
【答案】
（1）2Hg+O2eq \\ac(\s\up6(△),\(==，===))2HgO
（2）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（其他合理答案均给分）
（3）空气的成分按体积计大约是：氧气21％、氮气78％、稀有气体等其他成分1％。
【解析】（1）汞与氧气反应生成氧化汞，反应的化学方程式为（1）2Hg+O2eq \\ac(\s\up6(△),\(==，===))2HgO。（2）根据资料卡片，可知实验使用汞的优点还有：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。（3）通过实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积1/5的结论。目前，人们已经精确测定出空气的成分，空气的成分按体积计大约是：氧气21％、氮气78％、稀有气体等其他成分1％。[来#:*&中^国教育出@版网]
【技巧与方法】
认真阅读资料，提取有用信息[ww*w.z~z#s%tep.cm@]
【针对训练】
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（ ）[中^#国教@育出&%版网]
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[中~国@%*教^育出版网]
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；[ww#w.zzs%t&ep.^@cm]
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。
2. 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；[来&#:%中国^教育~出版网]
（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%，[来:中国@教育^#出版网*%]
【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．[中&国教育出版@*#%网]
【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；[中%&国教*^育出版~网]
【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】[来^:@中教网&~#]
【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）；[来#:中教网~@%^]
【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．
知识点2吸水法测定氧气的含量
[来:zz~step.^c%&#m]
1．测定原理
A：物理原理：[来&~^:@中教网*]
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。
B：化学原理：
化学方程式：4P+5O2eq \\ac(\s\up7(点燃),\(===，====))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
A.红磷燃烧现象[来:*%zzst@ep.c&^m]
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)。
B.打开止水夹时现象
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。[来#:中^&*@国教育出版网]
（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，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．水的作用
A.集气瓶中水的作用
①吸收五氧化二磷，防止污染空气
②吸收热量，缓冲气压，防止集气瓶内压强过大，橡皮塞弹出。
B.烧杯中水的作用
测量氧气的体积：倒吸到集气瓶中水的体积约是消耗的氧气的体积
8．误差分析
A.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
B.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）
9．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。[来*&#@^:中教网]
（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。[中国教@育出&版%网#~]
（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。
【典例2】[来%:@中^国教~育出版#网]
1．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[中~国#教育出版网^&%]
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
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[来:中国#%&教育*@出版网]
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。[w#~ww.zz&ste%p.c@m]
【举一反三】
1．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。
2．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。[来:zzst@ep%.c#*&m]
3．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。
【技巧与方法】
1.可燃物要求是在空气中能和氧气反应又不生成气体的固体；
2.红磷要过量，确保和容器内空气里的氧气充分反应；
3.容器密闭，有良好的气密性，观察水面进入容器里的高度时应待容器中的温度冷却至常温。
【针对训练】
1．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．红磷燃烧时，要打开止水夹，以免因温度升高，气压较大，造成橡皮塞从瓶口脱落
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．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
D．仍用本装置，只把红磷换成燃烧的木炭，能够更精确测定空气里氧气的含量
【答案】C
【解析】
A.红磷燃烧时，不能打开止水夹，防止集气瓶内的气体受热膨胀，从导管逸散到空气中，使结果偏大，故选项A不正确；[来*%:中教^网&~]
B.在空气里点燃红磷后，应立即把燃烧匙伸入瓶内并塞紧橡皮塞，防止集气瓶内的气体受热膨胀，从集气瓶口逸散到空气中，使结果偏大，故选项B不正确；
C.红磷过量，使集气瓶内空气里的氧气能充分反应，得出正确的结果，故选项C正确；
D.用本装置，把红磷换成燃烧的木炭，不能得出正确的结果，木条燃烧生成二氧化碳气体，瓶内压强变化不大，故选项D不正确。
故选C。[来:@#中国^教育出版&网~]
3．如图是用红磷燃烧法测定空气里氧气体积含量，有关此实验结论与分析错误的是（）
[来~*:中&国教育出版网#@]
A．此实验证明，氧气约占空气体积的1/5[来@^%~:中国教#育出版网]
B．此实验证明，反应后剩余的气体既难溶于水也不支持燃烧
C．该实验中的红磷还可以用木炭来代替[来@:z^zste~p.c%m&]
D．若该实验没有达到预期目的，可能是装置气密性不好
【答案】C
【解析】
A.此实验过程中打开弹簧夹，进入集气瓶的水约占集气瓶容积的1/5，可证明氧气约占空气体积的1/5，故A正确；
B.此实验过程中打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，且进入的水约占集气瓶体积的1/5，水不再继续进入，说明氮气难溶于水；足量的红磷燃烧一段时间后熄灭，说明剩余的主要气体氮气不能燃烧，不能支持燃烧，故B正确；[来#:%*^中教网&]
C.木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，容器内压强不降低，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，故C错误；
D.若该实验没有达到预期目的，可能是装置气密性不好，在冷却过程中有外界的空气进入瓶中等，造成测定结果偏小，故D正确。[来%#&:中教^~网]
故选C。
4．图1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存下来。图2.图3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（该装置气密性良好，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）。下列说法正确的是（）
A．燃烧匙内所装红磷或木炭的多少对实验结果无影响[ww^w#*.~zzste@p.cm]
B．反应开始时集气瓶中压强瞬间变大的是由燃烧放热造成的
C．p=0.79p0，p′=p0是因为红磷的着火点比木炭低
D．由图3可推出空气中氧气的含量
【答案】B[来*:&@#^中教网]
【解析】
A.若所用药品过少，就不会将装置内的氧气耗尽，会导致实验结果出现误差，故错误；
B.反应开始时，物质燃烧放出大量的热，气体体积受热膨胀，所以集气瓶中压强瞬间变大是由燃烧放热造成的，故正确；
C.压强不同的原因主要是木炭燃烧生成了二氧化碳气体，与可燃物的着火点无关，故错误；
D.由于碳与氧气反应生成二氧化碳，虽然都消耗了氧气，但又生成了气体，装置内气体压强保持不变，无法测定氧气含量，故错误。
故选B。[来:z^z&@s*tep.cm%]
5. 用如图装置来测定空气中氧气的含量，下列做法会使实验结果不准确的是( )
A.事先在集气瓶内加少量水
B.燃烧匙内加足量红磷
C.红磷熄灭后，立即打开弹簧夹
D.实验前，检查装置的气密性[www%.zzs@t&e~p.cm*]
【答案】C
【解析】[w~ww.zzs^tep*&.c@m]
A.集气瓶中加入少量水，是用来吸收反应生成的五氧化二磷，另一方面有利于容器内温度的降低，节约了实验的时间，正确；
B.红磷足量可以把氧气完全消耗，保证实验的准确性，否则会使实验结果偏小，正确；
C.装置未冷却至室温就打开弹簧夹，这样瓶内温度较高，气压还没降低到室温标准，会使测定的结果偏小，不正确；
D.如实验装置漏气，红磷燃烧即使能耗尽装置内的氧气，由于装置漏气，外部空气也会进入装置内也测不准空气中氧气的含量，因此实验前要检查装置的气密性。
故选C[来*@#&:^中教网]
[来^@:中%教网*#]
知识点3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+O2eq \\ac(\s\up6(△),\(==，===))2CuO。
2．实验装置（如图所示）[中国教^&育~出@*版网]
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。[ww%w.z^zste*&p.cm~]
（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。[来:中%@国教育~出&版网#]
（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。
8．测定空气中氧气含量的其他装置
测定空气中氧气含量的装置还有如图所示。
E
【典例3】某实验小组利用如图所示装置测量空气中氧气体积分数并取得成功．
【查阅资料】白磷的着火点40℃；硫酸铜溶液能与白磷反应，从而化解白磷的毒性．
【提出问题】氧气体积约占空气总体积的多少？
【实验准备】锥形瓶内空气体积为230mL，注射器中硫酸铜溶液的体积为50mL，该装置气密性良好．
【实验探究】装入药品，按图所示连接好仪器，夹紧弹簧夹．先将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃，然后将锥形瓶从热水中取出．
【现象分析】
（1）将锥形瓶底部放入热水中，白磷被引燃；足量的白磷在锥形瓶中未能全部燃烧，说明瓶内剩余气体 （填“支持”或“不支持”）燃烧．[来@#:^中国教育出&版~网]
（2）在整个实验过程中，可观察到气球的变化是 ．
（3）待白磷熄灭、锥形瓶冷却到室温后，打开弹簧夹，还可观察到的现象：①注射器中的水自动喷射出来，②当注射器中的水还剩约4mL时停止下流．导致这些现象发生的原因是 ； ．
【得出结论】氧气约占空气总体积的15．
【反思与评价】此装置与课本上的实验装置相比，有不少优点，请你写出一条： ．
【答案】
【现象分析】（1）不支持；（2）先膨胀后变瘪；
（3）白磷燃烧消耗瓶中氧气使气压降低；锥形瓶中氧气约占46mL，当注射器中的水进入锥形瓶约46mL后，瓶中气压与外界相当；
【反思与评价】误差小（或对环境几乎没有污染或现象有趣等）
【解析】（1）将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃，说明燃烧不能缺少的一个条件是温度达到着火点．足量的白磷在锥形瓶中未能全部燃烧，说明瓶内剩余气体不支持燃烧．故填：不支持；
（2）白磷燃烧时放出大量的热，使瓶内压强增大，由于白磷燃烧消耗了氧气，又冷却到室温，瓶内压强减小．所以，可观察到气球的变化是先变大，后缩小．
（3）由于白磷燃烧消耗了氧气，瓶内压强减小．所以，注射器中的水自动喷出来．又由于空气中氧气的体积分数约占空气的15，所以，当注射器中的水还剩下约4mL时停止下流．故填：①白磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，使瓶中气压降低；②锥形瓶中氧气约占46mL，当注射器中的水进入锥形瓶约46mL后，瓶中气压与外界相当．
【反思与评价】此装置与课本上的实验装置相比，优点为：误差小（或对环境几乎没有污染或现象有趣等）[来&^#:中国~教育出版网@]
【举一反三】
1．如图是测定空气中氧气含量实验的两套装置图，请结合图示回答有关问题。
装置一装置二
（1）根据下表提供的实验数据，完成下表
（2）装置一和装置二中气球的位置不同，________（填“装置一”或“装置二”）更合理，理由是________________________________________________________；两个装置中气球的作用都是___________________________________________________。[中国*教育^#&出版网%]
（3）若实验测得的结果偏小（氧气的体积分数小于1/5），可能的原因有哪些？（列举两条）_________________________________；_________________________________。
【答案】
（1）15%；[中~&国^教育出%版网@]
（2）装置二；能让空气更易流通，全部通过铜粉，使氧气与铜粉充分反应；平衡气压，防止内部气压过大橡皮塞冲出；
（3）铜粉的量不足；未待装置完全冷却至室温就读数（合理即可）。
【解析】
（1）注射器内气体减少的量就是氧气的体积，则实验测得空气中氧气的体积分数为：（15mL－9mL）／（15mL＋25mL）×100%＝15%；
（2）装置二与装置一装置比较，装置二更合理，因为装置二中的气球在玻璃管的后部，更易让空气流通，氧气与铜能充分反应。气球的膨胀和缩小可以使内外气压始终相等，不会因为内部气压过大导致橡皮塞冲出或发生爆炸。[中国教育&^出版@网*#]
（3）导致实验结果偏小的因素很多，如：铜粉的量不足；装置漏气；加热时间过短；未待装置完全冷却至室温就读数等。
2．为测定空气中氧气的含量，小华和小强同学分别设计如下方案：
图1 图2
小华：采用图1装置进行实验。
小强：采用图2，用实际容积为40mL的试管作反应容器，将过量的白磷（白磷在常温下与氧气反应）放入试管，用橡皮塞塞紧试管口，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图的实验装置。
假设此实验能按照小华的设想正常进行，且红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：[来:z@*#zstep%.c^m]
（1）红磷在集气瓶中燃烧的化学反应符号表达式为_____________________________。
（2）待燃烧停止，白烟消失并冷却后，打开止水夹，观察到进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5，你认为其原因可能是_______________、________________。（写2点）
（3）如将燃烧匙中红磷换成硫粉，实验能否成功？为什么？_______________________。
（4）用小强设计完成实验时:实验前，打开弹簧夹，将注射器的活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明____________________。若先不夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，冷却到室温，可观察到注射器的活塞向左移动至______ml处停止。
（5）图2的设计操作与图1比较，其优点是_________________________。
【答案】
（1）P＋O2eq \\ac(\s\up5(点燃),\s\d0(———→))P2O5；[来:@z&zstep.^#%cm]
（2）装置漏气或红磷的量不足等；
（3）不成功，因为硫与氧气反应，虽消耗氧气，但生成气体，瓶中的压强几乎变化；
（4）装置气密性良好；8；
（5）测量更准确或防止造成空气污染。
【解析】
（1）红磷与氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷，反应的符号表达式为：P＋O2eq \\ac(\s\up5(点燃),\s\d0(———→))P2O5；
（2）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5，导致这一结果的原因可能是装置漏气或红磷的量不足等；
（3）若将红磷换成硫粉，该实验不能获得成功，因为硫与氧气反应，虽消耗氧气，但生成气体，瓶中的压强几乎变化；
（4）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，则说明整个装置气密性良好；若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，这只是消耗了40mL的试管中空气中的氧气，然后根据氧气约占空气总体积的1/5，计算出被消耗氧气的体积为8mL，进而推测出注射器活塞向左移动8mL；若不夹紧弹簧夹，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，消耗的氧气应该是试管和注射器内的氧气之和60mL的1/5，可观察到的现象为：活塞最终稳定在约8mL的刻度线上；
（5）图2的设计操作与图1比较，它可以使测量更准确，并且防止磷燃烧产生的白烟散逸到空气中污染空气。
3．在测定空气中氧气含量的实验中，小强采用了如图所示装置：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文字表达式___________________________。
（3）小强测得实验结果如下：
由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数_____ 1/5（填“＞”、“＝”、 “＜” ）。造成实验出现该误差的原因可能是____________。（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_____________________________[中*@国&教%育出版~网]
__________________________________________________。
【答案】
（1）使空气与铜丝充分接触，以利于耗尽氧气；
（2）铜＋氧气 eq \\ac(\s\up5(加热),\s\d0(———→)) 氧化铜；
（3）＜；①②③；
（4）通过化学反应除去混合物中的一种成分，再测量混合物在反应前后体积（或质量）的变化，从而得出该种成分的含量。
【解析】
（1）氧气只有与铜充分的接触才能被尽可能的消耗。实验时要不断的缓慢的交替推动两注射器内的活塞可以让空气中的氧气与铜丝充分接触、充分反应；[来&:中国^%@教育出版~网]
（2）根据题目提供的反应物、反应条件，结合推断出生成物是氧化铜即可书写；[来:z^z#*step.~c&m]
（3）（25mL－22mL）／25mL＝12%＜1/5；①没有交替缓缓推动两个注射器活塞可能会导致氧气没有耗尽，结果偏小；②读数时没有冷却至室温会因为空气的膨胀导致测量结果偏小；③加入铜丝量太少无法将氧气耗尽，也会导致测量结果偏小；
（4）化学学习和实验过程中存在很多不同的方法，通过化学反应除去混合物中的一种成分，再测量混合物在反应前后体积（或质量）的变化，从而得出该种成分的含量是其中一种常用的方法。
【针对训练】
1．下列实验装置不能用来测定空气中氧气含量的是（ ）
A．B．C．D．[来@:^zz&st*ep#.cm]
【答案】B
【解析】A．用凸透镜引燃白磷，测定结果更准确，能用来测定空气中氧气含量，不符合题意。B．蜡烛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，符合题意。C．白磷燃烧生成白色固体五氧化二磷，几乎不占空间，使得内外产生气压差，不符合题意。D．铜在空气中加热生成氧化铜，根据注射器活塞运动的情况的情况，能用来测定空气中氧气含量，不符合题意。故选B。
2．为了测定空气中氧气的含量，某课外活动小组设计并进行了如图所示的实验探究。下列有关说法不正确的是( )[来#%@:*中教网&]
A．该实验可用碳粉来代替铜粉进行测定
B．该实验方法利用的是间接测量的方法[来~#:中国教育&出^版网%]
C．造成该实验出现误差的原因可能是铜粉的量不足
D．实验结束后，密闭装置内剩余气体的化学性质比较稳定
【答案】A
【解析】A.碳粉燃烧生成二氧化碳气体，装置内压强变化不大，无法得出结论，故错误；B.铜在空气中加热消耗氧气使装置内压强减小，观察注射器内空气的消耗情况，故正确；C.由于铜粉量不足，燃烧时就无法将瓶内氧气没有消耗完，水倒吸入装置内的量就占不到其容积的，无法测定空气中氧气的含量，故正确；D.实验结束后，密闭装置内不在发生反应，说明剩余气体的化学性质比较稳定，故正确。故选A。
3．下图是测定空气中氧气含量的装置，锥形瓶内空气体积为100mL，注射器中水的体积为25mL，该装置气密性良好。
下列说法正确的是
A．白磷燃烧时产生白色烟雾 B．实验过程中气球始终变瘪
C．燃烧结束后立即打开弹簧夹 D．实验结束后，注射器中还剩约5mL水
【答案】D
【解析】该实验的原理是白磷燃烧消耗氧气导致锥形瓶内的压强减小，大气压强把注射器中的水压入锥形瓶中，进入的水的体积即为氧气的体积。A白磷燃烧产生大量的白烟，错误；实验过程中气球会先变大后变小，原因是开始时白磷燃烧会放出热量导致气球膨胀，氧气消耗后压强变小气球变小，B错误；要待集气瓶冷却后打开弹簧夹，否则压强变化不大，进入的水偏少，导致测定的氧气的体积偏小，C错误；由于氧气占空气总体积的1／5，空气的体积是100ml，故氧气的体积是20ml，即进入锥形瓶中水的体积为20ml，D正确。故选D。
4．某化学兴趣小组设计了如图所示的实验装置，用于“测定空气中氧气的含量”（试管容积为50mL，注射器的活塞实验前停在25mL处，容器内红磷足量，实验前夹紧弹簧夹），用酒精灯加热装置中的红磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却至室温，打开弹簧夹，可观察到装置中活塞最终停留的接近刻度是
A．15mL处B．20mL处C．10mL处D．5mL处
【答案】A[来@%:中~教#网^]
【解析】由试管的容积为50mL，空气中氧气的体积分数约为五分之一可知空间中氧气约有10ml，红磷足量将空间中的氧气全部消耗，约消耗了10ml，冷却至室温，打开止水夹，总体积减少至65ml，试管中空间为50ml，注射器中活塞应停留至15ml处。故选A。
5．化学小组利用如图所示的实验装置测定空气中氧气的含量（部分固定装置已略去，注射器内装有50mL水，导管中的空气可忽略），关于该实验有下列说法：
[来%@&:^中~教网]
①向烧杯中加水是为了提高烧杯内的温度；②白磷燃烧会放出大量的白雾；
③白磷的量不足，会使测定的结果偏大；④实验中可观察到，注射器的活塞先向右移动，后向左移动；⑤若试管内净容积为50mL，反应后冷却至室温，活塞停止在40mL附近．其中正确的是（ ）
A．①④⑤B．①②③C．②③⑤D．③④⑤
【答案】A
【解析】①生石灰与水反应，放出大量的热，可以提高烧杯内的温度，正确；②白磷燃烧产生大量白烟，错误；③白磷量不足，试管内的氧气就不能被完全消耗掉，瓶内气压减少的就小，进入的水就小于五分之一，使测得的氧气含量偏小，错误；④红磷燃烧放出大量的热，使试管内的压强增大，则注射器的活塞向右移动；当冷却至室温时，瓶内气压减小，则注射器活塞又向左移动，正确；⑤红磷燃烧，消耗氧气，装置内的压强减小，而氧气约占空气体积的五分之一，即为50mL×1/5="10" Ml;冷却至室温后，活塞停止在50mL-10mL=40mL，正确。故选A[来^:@中国教育*%出&版网]气体
A
B
C
D
标准状况下密度(g/L)
1.997
1.429
0.771
0.717
在水中的溶解性
可溶
不易溶
易溶
难溶
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

硬质玻璃管中空气的体积
反应前注射器中空气体积
反应后注射器中气体体积
实验测得空气中氧气的体积分数
25mL
15mL
9mL
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