测定空气中氧气的体积分数--探究汇总

测定空气中氧气的体积分数实验原理：红磷燃烧消耗氧气，瓶内气压减小，被压入水的体积等于瓶内氧气的体积实验装置：A--集气瓶B--导管C--燃烧匙D--止水夹实验现象：红磷燃烧，产生浓厚的白烟，打开止水夹，水从烧杯倒吸如集气瓶，进入水的体积约占瓶容积的1/5化学反应方程式：4P+5O2==2P2O5现象解释：红磷在密闭容器内充分燃烧，消耗瓶内氧气，生成五氧化二磷固体，使集气瓶内气压减小，小于外界大气压，所以大气压将烧杯中的水压入集气瓶中。进入集气瓶中的水的体积就等于消耗的氧气的体积。实验要求：红磷足量（充分消耗瓶内氧气）；冷却至室温后再打开止水夹；集气瓶底预留适量的水，吸收热量，溶解五氧化二磷；燃烧物质的选择--消耗氧气，同时不能产生新的气体（不可以用硫和木炭代替）特别注意：蜡烛燃烧产生二氧化碳气体，常温下二氧化碳仅微溶于水，且溶解速度比较慢，因此一般不用蜡烛燃烧测定氧气的体积分数。但若能吸收二氧化碳，此法也不失为一种简便的方法。而且蜡烛易燃烧，取材方便。误差分析：实验发现测定的氧气体积分数小于1/5分析原因：①装置的气密性不好,可能漏气。②红磷的量不足,没有充分消耗氧气。③没有将点燃的红磷迅速伸入集气瓶并塞紧瓶塞。④未等瓶内的气体冷却就打开夹子实验发现测定的氧气体积分数大于1/5分析原因：。①燃烧匙插入太慢，导致空气受热膨胀逸出②止水夹没有夹紧，红磷燃烧时空气从止水夹逸出典型题目汇总：1．第一小组同学共同设计了如下图的A、B两套装置．你认为合理的是（填编号）答案：A氧气的密度比空气略大，燃烧匙伸入底部，能使氧气消耗更充分，测定更准确测定空气中氧气的体积分数的还有如下方法：点燃2.用来测定空气成分的方法很多，下图所示的是小明用红磷在空气中燃烧的测定方法。实验过程是：第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好相应的标记。第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的1/5。请回答下列问题：（1）上面的实验同时证明了氮气具有的化学性质。（2）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5，你认为导致这一结果的一种原因可能是（3）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如右图所示），你认为改进后的一项优点是：（4）小组的同学做完实验后又尝试用木炭重新做了以上实验，发现水几乎没有进入集气瓶。经讨论，同学们一致认为如果事先在集气瓶内注入少量溶液来吸收气体，实验也能取得较好的效果答案：(1)不能燃烧，也不支持燃烧(2)装置漏气或红磷的量不足（3）装置始终密闭，空气没有溢出，实验结果准确不需要加热，节约能源（4）氢氧化钠或澄清的石灰水3.某同学利用右上图装置测定空气中氧气的含量，红磷燃烧后恢复到室温，打开弹簧夹发现进入广口瓶的液体液面高度超过广口瓶容积的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．实验中所取的红磷不足答案：A4.在测定空气中氧气含量的实验中，小强采用了右图所示装置：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，该实验中反应的化学方程式为2Cu+O2加热2CuO同时缓慢推动两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较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。水················阳光红磷(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)小强测得实验结果如下：反应前注射器内气体总体积反应后注射器内气体总体积25mL22mL由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数2l％(填“”、“＝”、“”)。成该实验出现误差的原因可能是。(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加入铜丝量太多答案(1)铜丝与氧气充分接触而反应(2)；1235.将等容积等质量(包括瓶塞、导管、燃烧匙)的两个集气瓶置于天平左右两盘，并调至平衡，然后分别放人等质量的白磷和木炭如右图，关闭a、b，使二者充分燃烧后，冷至室温，此时打开弹簧夹a、b。(1)打开弹簧夹a、b时观察到的现象是()A．甲中进水B．乙中进水C．甲、乙二者都进水D．甲、乙二者都不进水(2)此时的天平()A．处于平衡状态B．偏向左C．偏向右D．无法确定(3)若将甲、乙两瓶直接用一导管连接(撤掉水槽，其他条件不变)，当白磷和木炭充分燃烧，并使两瓶恢复到原来的温度，此时的天平()A．仍处于平衡状态B．偏向右C．偏向左D．无法确定答案：AB(甲瓶内有水进入)C（充分燃烧后，甲瓶内气压小于乙瓶，冷却气压相等时，甲瓶偏重）6.研究性学习小组的同学为探究空气中氧气的体积分数，设计了如右图所示装置。请根据图示实验回答下列问题：（1）闭合电源开关，可以观察到白磷。（2）装置冷却到室温时，可观察到U型管内左侧液面。（3）通过这个实验得出的结论是（4）此实验还可推知反应后剩余气体的两点性质是：（5）评价优点：答案：燃烧生成大量白烟上升空气中氧气体积分数为1\5不溶于水、不能燃烧，也不支持燃烧不与白磷反应环保更加精确7.选用实际容积为40mL的试管作反应容器，将过量的白磷放入试管，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相连组成如下图的实验装置。假设此实验能按照小华的设想正常进行，白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：（1）若先夹紧弹簧夹，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。可观察到的现象为（2）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。可观察到的现象为（3）如何检查气密性：答案：(1)白磷燃烧，产生白烟，活塞前沿约在12ml的刻度线上(2)白磷燃烧，产生白烟，活塞先向右移动，最终稳定在约8ml的刻度线上(3)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：装置的气密性良好8.某校初三研究性学习小组为探究空气中氧气的体积分数，设计了如下图所示的装置，其中A是带刻度的容积为700mL的圆筒状玻璃反应器．B是敞口玻璃瓶．C是连通A，B的橡皮管．D是密封盖（其他辅助装置略）．他们的操作过程如下：a检查装置的气密性；b在B中加入水，并调整B的高度，使A中的液面至刻度500mL处；c将一定量的白磷平铺在惰性电热板上，盖紧密封盖D；d通电加热白磷．待充分反应后，调整B的高度使容器A、B中的液面保持水平，记录A中气体体积为420mL（注：A容器内固态物质所占的体积忽略不计）．（1）当操作d结束时，装置A中液面的刻度约为420mL．本次实验测得氧气在空气中的体积分数为请你说出产生误差的一个原因（2）测定空气中氧气的体积分数时，通常选用红磷或者白磷，而不用木炭．请你说说不用木炭的理由（3）该小组中有同学提出：如果用木炭代替白磷也能测定空气中氧气的体积分数，只要将水换成一种溶液，则该溶液是答案：16%白磷太少；未冷却到室温就读数等木炭燃烧生成二氧化碳气体，不能保证被水完全吸收氢氧化钠溶液或者其他碱溶液9.某校化学研究性学习小组在学习了“空气中氧气含量测定”的基础上，改进了教材中的实验，设计出了如右图所示的实验装置。实验步骤如下：①如图所示，连接仪器，检查装置的气密性。发现装置的气密性良好。②在集气瓶里装进适量a体积的水，燃烧匙里放一块白磷（其着火点是40℃），并在酒精灯上把玻璃棒下端加热，按图示装置把集气瓶中的空气密封起来，把长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中。（注：集气瓶内的长导管已伸到了瓶底）③用力把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧，产生大量白烟，同时放出大量的热。（注：白磷与红磷燃烧的产物相同）④待白磷燃烧熄灭后，稍加振荡，白烟消失。⑤待集气瓶完全冷却至室温，量出集气瓶中水的体积是b，整个集气瓶的体积是c。⑥根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数。根据以上信息，回答下列问题。（1）在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___________。（2）若实验非常成功，请写出a、b、c三个数据应满足的一个等式关系式：___________。答案：（1）先下降后上升（2）（b—a）/（c—a）=1/5或[（b—a）/（c—a）]×100%=20%（或21%）或5b—c=4a10.某同学用右图所示的装置粗略地测定空气中氧气的体积分数，图中烧杯上方玻璃管(预先固定好)中部有一可左右滑动的活塞，活塞左端管内密封有空气，活塞右端的玻璃管口跟空气连通，实验开始前活塞处在刻度5cm处。已知生石灰与水反应能产生大量的热；可燃物燃烧必须同时具备二个条件，一是有一定的温度；二是有充足的氧气。⑴向烧杯内加入适量水，与生石灰反应的目的是⑵可观察到玻璃管内开始发生的现象：白磷(足量)，活塞向(填“左”或“右”）移动。⑶实验结束，恢复到常温后，活塞应停在约cm处，据此可得出的结论是：。答案：与石灰水反应产生热量，加热玻璃管内的白磷燃烧，产生大量白烟，后又逐渐熄灭右4白磷燃烧消耗玻璃管内的氧气，氧气在空气中约占空气体积的1/511.在测定空气中氧气含量的实验中，小强采用了下图所示装置：在由注射器和具支试管组成的密闭系统中留有25mL空气，给装有铜粉的具支试管加热，同时缓慢推拉注射器活塞，待注射器活塞稳定后，观察密闭系统内空气体积变化．（1）在实验加热过程中，具支试管上的小气球作用是．（2）写出该实验中反应的化学方程式_________________________．答案：(1)缓冲压力或防止活塞冲出或防止试管炸裂或防止橡皮塞冲出(2)2Cu+O2====2CuO加热