測定空氣中氧氣的體積分數(shù)知識要點及專項練習(xí)

測定空氣中氧氣的體積分數(shù)原理利用紅磷在空氣中燃燒，將瓶內(nèi)氧氣消耗掉，生成五氧化二磷固體，使空氣內(nèi)壓強減少，在大氣壓作用下，進入容器內(nèi)水的體積即為減少的氧氣的體積。裝1=斗?ML置紅磷、'?k Er多水步驟連接裝置，檢查裝置氣密性把集氣瓶的容積分成5等份，做好記號。用止水夾夾緊膠管。在燃燒匙內(nèi)放入過量的紅磷。點燃燃燒匙中的紅磷，立即伸入集氣瓶中，把塞子塞緊待紅磷熄滅并冷卻后，打開止水閥現(xiàn)象集氣瓶中有大量的白煙生成，并放出熱量打開止水夾，燒杯中的水倒流到集氣瓶中，并上升到約1/5處結(jié)論空氣中氧氣的體積分數(shù)約為1/5。?實驗中的注意事項：測定空氣中氧氣的體積分數(shù)時，所用物質(zhì)應(yīng)滿足的條件：此物質(zhì)能夠在空氣中中燃燒，不能用鐵絲代替，鐵絲在空氣中不能燃燒此物質(zhì)在空氣中燃燒的時只能消耗氧氣，不能消耗其他氣體。不能選用鎂代替紅磷，因為鎂不僅與空氣中的氧氣反應(yīng)，還和二氧化碳反應(yīng)。此物質(zhì)在空氣中燃燒時只能生成固體，而不能生成氣體，一般不用木炭，硫代替紅磷。實驗失敗與成功的原因：裝置不漏氣是本實驗成功的關(guān)鍵，所以實驗前應(yīng)檢查裝置的氣密性。如果氣密性不好，外界空氣會進入容器，使測定結(jié)果低于1/5。實驗中紅磷要過量，以消耗容器內(nèi)全部氧氣，否則會使測定結(jié)果低于1/5.實驗完畢，待容器冷卻至室溫后，再打開止水夾，觀察進水的體積，避免因溫度高，氣體膨脹，使測定結(jié)果低于1/5.?空氣中氧氣含量測定實驗的改進：測定原理：（1）紅磷（白磷）在密閉的容器中燃燒，消耗氧氣，生成白色固體五氧化二磷。密閉容器內(nèi)壓強減小，大氣壓將水壓入容器，通過測定容器中的水的量測定氧氣在空氣中的含量。（2）利用金屬與氧氣反應(yīng)，消耗密閉容器中的氧氣使密閉容器內(nèi)壓強減小，在大氣壓的作用下，推動刻度器上的活塞移動，測出氧氣體積。裝置實驗現(xiàn)象（1） 紅磷（白磷）燃燒，產(chǎn)生大量白煙（2） a中睡眠上升約占鐘罩內(nèi)空氣體積的1/5b中進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶液面以上容積的1/5c中活塞移動到4處d中U形管左側(cè)液面上升至刻度1處e中試管中液面上升至刻度1處f中右側(cè)的活塞會左移結(jié)論空氣中氧氣體積約占空氣總體積的1/5注意事項（1） 實驗中紅磷要過量，以消耗容器內(nèi)全部氧氣，否則會使測定結(jié)果低于1/5.（2） 裝置不漏氣是本實驗成功的關(guān)鍵，所以實驗前應(yīng)檢查裝置的氣密性。如果氣密性不好，外界空氣會進入容器，使測定結(jié)果低于1/5。（3） 不能用硫、木炭、鐵絲等代替紅磷（白磷）。因為硫或木炭燃燒后產(chǎn)生的氣體會彌補反應(yīng)所消耗的氧氣，導(dǎo)致測得的體積不準(zhǔn)確，而細鐵絲在空氣中難以燃燒，氧氣體積幾乎不變，因此密閉空氣內(nèi)水面不上升。（4） 導(dǎo)氣管要夾緊，燃燒匙放入集氣瓶時要迅速，防止空氣受熱膨脹，從導(dǎo)氣管或集氣瓶逸出，導(dǎo)致進入水的體積增多，使實驗結(jié)果偏高。練習(xí)1.為測定空氣中氧氣的含量，小華同學(xué)打算設(shè)計如下方案：選用實際容積為40mL的試管作反應(yīng)容器，將過量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管，通過導(dǎo)管與實際容積為60mL且潤滑性很好的針筒注射器組成如下圖的實驗裝置.假設(shè)此實驗?zāi)軌虬凑招∪A的設(shè)想正常進行，且白磷所占體積與導(dǎo)管內(nèi)的氣體體積忽略不計，請回答下列問題：（1） 實驗前，打開彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明：；（2） 若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾.可觀察到的現(xiàn)象為：—；（3） 若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應(yīng)直至燃燒結(jié)束，試管冷卻.可觀察到的現(xiàn)象為：；（4） 若按小華的設(shè)想進行實驗，實際可能遇到諸多問題而發(fā)生危險，造成實驗失敗.例如:答案：（1）裝置的氣密性好（2） 白磷燃燒，產(chǎn)生白煙，活塞前沿約在12mL的刻度線上（3） 白磷燃燒，產(chǎn)生白煙，活塞先向右移動，最終穩(wěn)定在約8mL的刻度線上（4） 橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等2.某?；瘜W(xué)興趣小組就空氣中氧氣的含量進行實驗探究，請你參與?！对O(shè)計實驗》第一小組同學(xué)共同設(shè)計了如上圖的A、B兩套裝置。你認為合理的是（填編號）—?！哆M行實驗》《數(shù)據(jù)分析》實驗結(jié)束后，整理數(shù)據(jù)如下：（注：集氣瓶容積為100mL）組另U123456進入瓶中水的體積（mL）201819172119通過對實驗數(shù)據(jù)分析，實驗得出氧氣約占空氣體積的 《實驗分析》（1）紅磷要過量的原因；（2）彈簧夾打開的適宜時機；（3） 實驗結(jié)束，發(fā)現(xiàn)測定出的空氣中氧氣的體積分數(shù)低于1/5,可能的原因是.可能使用紅磷的量不足，瓶內(nèi)氧氣沒有消耗完可能沒夾緊彈簧夾，紅磷燃燒時瓶內(nèi)部分空氣受熱從導(dǎo)管逸出可能未塞緊瓶塞，紅磷熄滅冷卻時外界空氣進入瓶內(nèi)可能插入燃燒匙太慢，塞緊瓶塞之前，瓶內(nèi)部分空氣受熱逸出《改進實驗》（1）第二小組同學(xué)設(shè)計了C實驗裝置，優(yōu)點是：。（2）第三小組同學(xué)設(shè)計了D實驗裝置，優(yōu)點是：。答案《設(shè)計實驗》你認為合理的是（填編號）—L。實驗得出氧氣約占空氣體積的19% ?！秾嶒灧治觥罚?）紅磷要過量的原因是一要讓集氣瓶中的氧氣完全消耗掉（合理答案都可）；（2） 彈簧夾打開的適宜時機是等冷卻到室溫；（3） 實驗結(jié)束，發(fā)現(xiàn)測定出的空氣中氧氣的體積分數(shù)低于1/5,可能的原因是①③（少一不給分）?！陡倪M實驗》（1） 第二小組同學(xué)設(shè)計了C實驗裝置，優(yōu)點是：誤差?。ê侠泶鸢付伎梢裕＃?） 第三小組同學(xué)設(shè)計了D實驗裝置，優(yōu)點是：容易計算出進入集氣瓶中水的體積（合理答案都可以）。下圖是一個具有刻度和活塞可滑動的玻璃容器，其中有空氣和足量的白磷，將它放在盛有沸水的燒杯上方，進行實驗。請完成實驗報告：實驗?zāi)康膶嶒灛F(xiàn)象實驗結(jié)論測定空氣中 的體積分數(shù)°白磷著火燃燒,活塞先右移，后左移，最后停在刻度約為（填整教）的位H±n空氣的成分按體積計算， 約占15=答案：目的：氧氣現(xiàn)象：8結(jié)論：氧氣某同學(xué)在“金屬梯”的每一步放置一顆用濾紙吸干水后的白磷，用放大鏡會聚6V手電筒光于靠近水面的第一步梯上.請根據(jù)如圖回答下列問題：一段時間后，可觀察到的現(xiàn)象是：，反應(yīng)停止，最終水面將大約置（填數(shù)字）處.該反應(yīng)的化學(xué)方程式是：.“金屬梯”的每一步都放置一小顆白磷與只靠近水面的一步“金屬梯”處放置一大顆白磷相比，優(yōu)點是：.

答案：現(xiàn)象：白磷像“上樓梯”般依次燃燒，開始時冒白煙，燃燒快停止時在倒置試管的上部出現(xiàn)黃煙.試管內(nèi)的水位上升到4后恒定不動；為了盡可能多地消耗試管內(nèi)的氧氣，在靠近水面的一步“金屬梯”處放置一大顆白磷.如圖為兩種常見的“測定空氣里氧氣含量”的實驗裝置.請你對比分析下面圖I、圖II實驗，回答下列有關(guān)問題：(選用45mL的試管作反應(yīng)容器)L版［蹈mmL版［蹈mm的活肅在lOmL試腎 燦麾姓即【 圈W圖i中產(chǎn)生的現(xiàn)象是 ，用該裝置測定結(jié)果是：空氣中氧氣含量與正常值有明顯的偏小，其原因可能圖I中發(fā)生反應(yīng)的文字表達式是 圖I實驗中，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為mL刻度處才停止.對照圖I實驗，你認為圖I實驗有何優(yōu)點？(答一點即可).答案(1)紅磷燃燒發(fā)出黃光，放出熱量，產(chǎn)生大量白煙，水進入集氣瓶約占集氣瓶容積的五分之一；裝置不嚴(yán)密；紅磷的量不足；(2)略(3)1； (4)向瓶口塞入膠塞過程中，空氣容易跑出，易產(chǎn)生誤差.用圖A所示裝置測定空氣中氧氣的含量.(1)實驗時，取下橡膠塞，點燃紅磷迅速伸入集氣瓶中并塞緊橡膠塞，這時看到的現(xiàn)象是(2)小倩設(shè)計了如下圖B所示的改進裝置，其優(yōu)點是 (只寫一點).從理論上分析，玻璃管內(nèi)液面最終將上升至 處(填1、2、3、4)，但實驗測結(jié)果液面往往偏低，其原因可能是 .答案：(1)紅磷繼續(xù)燃燒，生成大量白煙.(2)不污染空氣或操作簡便或?qū)嶒炚`差較小，1，白磷量不足或未冷卻到室溫就觀察.李明同學(xué)用如甲圖所示的裝置測定空氣中氧氣的含量：他先在集氣瓶內(nèi)加入少量水，并做上記號，再用彈簧夾夾緊乳膠管。點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷后，立即把它伸入瓶中并將塞于塞緊，觀察紅磷燃燒的現(xiàn)象。待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，再觀察實驗現(xiàn)象。劉芳同學(xué)覺得李明用甲裝置測得的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，于是改用乙裝置。那么，相對甲裝置而言，乙裝置確實具有的優(yōu)點是：、。答案：1.反應(yīng)前后裝置都是密閉的，可以減小實驗誤差；2.氣球可以起到緩沖作用。在測定空氣中氧氣含量的實驗中，小強采用了右圖所示裝置：在由兩個注射器組成的密閉系統(tǒng)中留有25mL空氣，給裝有細銅絲的玻璃管加熱，同時緩慢推動兩個注射器活塞，至玻璃管內(nèi)的銅絲在較長時間內(nèi)無進一步變化時停止加熱，待冷卻至室溫，將氣體全部推至一個注射器內(nèi)，觀察密閉系統(tǒng)內(nèi)空氣體積變化。（1） 在實驗加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器活塞的目的（2）寫出該實驗中反應(yīng)的符號表達。（3） 小強測得實驗結(jié)果如下：反應(yīng)前注射器內(nèi)氣體總體積反應(yīng)后注射器內(nèi)氣體總體積25mL22mL由此數(shù)據(jù)可以推算出他測定的空氣中氧氣的體積分2l%（填“>”、"=”、“<”）。造