摘要:弹簧夹至烧杯的导管内有空气.红磷不足量.装置漏气.观察时温度未完全冷却至室温. 知识导学 在前面的学习中.你已经知道了空气中含有氮气和氧气.除此以外.空气中还含有哪些成分?我们知何通过实验探究空气的组成?化学上如何表示像空气中氧气.氮气等物质的组成?氧气.氮气对人类如此重要.他们到底具有怎样的性质?学习完本节后.相信你会找到这些问题的答案. 空气的主要成分是氮气和氧气.注意这里计算的是体积分数.而不是常说的质量分数. 积极动手实验测定空气中氧气的含量.在实验中锻炼实验探究能力.实验中要用较多量的红磷.控制好温度.装置气密性等的影响. 工业上用蒸发液态空气的方法分离各种气体.这一过程是物理变化而不是化学变化. 稀有气体是氦.氖.氩.氪.氙等气体的总称.早期人们把它们统称惰性气体是因为早期人们认为这些气体不跟其他物质发生化学反应.现已发现在一定条件下.有些稀有气体也能跟某些物质发生反应而生成其他物质.所以现在统称稀有气体. 关键是理解混合物和纯净物的概念.抓住是否“含一种物质 来理解. 疑难导析 本题综合考查物质的物理性质和化学性质.以及考查了测定空气中氧气体积分数试验的实验原理.要清楚红磷燃烧后生成什么物质.瓶内压强有何变化,要明确木炭和硫磺是否可以燃烧消耗氧气.生成的物质使瓶内压强有何变化.铁在空气中能否燃烧.能否消耗氧气. 这里主要考察了测定空气中氧气体积分数试验的实验原理及实验误差分析.这道题主要从这些方面考虑:有哪些方面有可能使氧气没有消耗完.或有哪些方面虽使氧气消耗完但瓶内压强并没有减少那么多. 所以主要从氧气可能没被消耗完的原因.或既使氧气被消耗完而又有其他气体进来的原因.或温度较高时压强也较大等方面分析. 问题导思 首先在设计实验探究方案时.要结合两种气体的性质不同.设计操作简便.现象明显的实验. 回顾二氧化碳和氮气不同的物理性质和化学性质.二氧化碳密度是否比空气大.是否易溶于水.是否能使澄清石灰水变浑浊.由此确定三种方案:利用密度的不同.利用和石灰水反应的不同和利用溶解性的不同.这要求同学们在平时要注意学习和归纳典型物质的各种性质.并注意对比分析它们的相同点和不同点. 还要解决取样方法的问题.三种方案的取样方法各不相同.这要根据具体的方案来确定.同一方案的取样方法也是多样的.比如方案一也可以用注射器吸取后导入澄清石灰水中. 典题导考 绿色通道 熟悉空气的物理性质及各成分的含量.各成分在自然界中的循环变化. 典题变式 下列对空气的叙述正确的是( ) A.空气中氧气约占总质量的1/5.氮气约占总质量的4/5 B.除了氮气和氧气.空气中含量最多的是二氧化碳 C.空气是一种宝贵的自然资源 D.空气中的水蒸气的体积分数为3% 答案:C 绿色通道 实验中要认真观察并分析实验现象.得出结论.对实验过程中的失误和误差要认真分析.设计实验时.可围绕磷燃烧消耗氧气引起压强减小.使水位上升或其他明显的现象来设计. 典题变式 已知空气的主要成分是氮气和氧气.某课外小组设计了测定空气中氧气含量的实验.实验装置如左图2-2所示: 图2-2 红磷在空气燃烧 (1)红磷在集气瓶中发生反应的文字表达式为: .该实验中红磷需稍过量.目的是 . (2)若将红磷换成碳粉.该实验能否获得成功?理由是: . 答案:(1)磷+氧气 五氧化二磷 完全消耗空气中的氧气. (2)否 碳燃烧生成气体.集气瓶内气体压强不会减少.没有水进入集气瓶.因此实验不能获得成功
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(2012?德化县模拟)空气是一种宝贵的资源.用如图甲所示装置,测定空气里氧气的含量.实验时先在集气瓶里加入少量水,做上记号.用弹簧夹夹紧乳胶管.点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入瓶中并把塞子塞紧.待红磷熄灭后,发现红磷还有剩余,冷却,打开弹簧夹,烧杯中的水倒流进集气瓶中,液面上升到图中A位置.

(1)从上述实验现象可知:氧气约占空气总体积的
.请写出其中两点关于剩余气体的有关性质:①
(2)而某同学在做该实验中,A内气体减少的体积小于1/5,试问导致该实验结果的原因可能是
(3)某化学兴趣小组对此实验装置进行了改进,设计如图乙(选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器)实验方案进行,收到了良好的效果.回答下列有关问题:改进实验(铁架台略去)中的操作步骤如下:①点燃酒精灯;②读取注射器活塞的数据;③撤去酒精灯,待试管冷却后松开弹簧夹;④将少量红磷平装入试管中,将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处,并按图中所示的连接方式固定好,再将弹簧夹紧橡皮管.
你认为正确的实验操作顺序是
(4)实验中,注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为
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(1)从上述实验现象可知:氧气约占空气总体积的
| 1 |
| 5 |
| 1 |
| 5 |
难溶于水
难溶于水
、②不支持燃烧等
不支持燃烧等
;(2)而某同学在做该实验中,A内气体减少的体积小于1/5,试问导致该实验结果的原因可能是
装置漏气(或红磷的量不足或装置未冷却至室温就打开弹簧夹等)
装置漏气(或红磷的量不足或装置未冷却至室温就打开弹簧夹等)
(答一种就可).(3)某化学兴趣小组对此实验装置进行了改进,设计如图乙(选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器)实验方案进行,收到了良好的效果.回答下列有关问题:改进实验(铁架台略去)中的操作步骤如下:①点燃酒精灯;②读取注射器活塞的数据;③撤去酒精灯,待试管冷却后松开弹簧夹;④将少量红磷平装入试管中,将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处,并按图中所示的连接方式固定好,再将弹簧夹紧橡皮管.
你认为正确的实验操作顺序是
④①③②
④①③②
(填序号).(4)实验中,注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为
1
1
mL刻度处才停止.为了测定空气中氧气的含量,某同学设计装置如图1,

(1)将红磷点燃后,伸入到集气瓶中,看到的现象①
反应冷却后,打开止水夹后看到的现象②
(2)若广口瓶中的水面上升小于1/5,则可能的原因是:
(3)若将红磷换成木炭,该实验将不能获得成功,简要说明理由:
(4)某课外活动小组在学习了书本“空气中氧气含量的测定”实验,知道生成物不能随便排放在空气中,否则会对空气造成污染,所以进行了实验改进.
在由两个注射器组成的密闭系统内共有50mL空气,如图2.然后给装有红磷的玻璃管加热.同时交替推动两个注射器的活塞,且较长时间内无进一步变化时停止.停止加热后,待冷却至室温将气体全部推至一个注射器内,实验结束后,注射器内的气体体积理论上应该剩余
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(1)将红磷点燃后,伸入到集气瓶中,看到的现象①
红磷剧烈燃烧,产生大量白烟
红磷剧烈燃烧,产生大量白烟
;反应冷却后,打开止水夹后看到的现象②
烧杯中的水沿导管流入集气瓶中且约占剩余容积的五分之一
烧杯中的水沿导管流入集气瓶中且约占剩余容积的五分之一
.【①、②描述关键现象即可得分】,此反应的化学方程式为:③4P+5O2
2P2O5
| ||
4P+5O2
2P2O5
.
| ||
(2)若广口瓶中的水面上升小于1/5,则可能的原因是:
红磷的量不足或装置漏气或没等装置冷却就打开了弹簧夹
红磷的量不足或装置漏气或没等装置冷却就打开了弹簧夹
.(写一种,合理即可)(3)若将红磷换成木炭,该实验将不能获得成功,简要说明理由:
木炭燃烧产生CO2是气体,瓶内压强不变,水不会倒流
木炭燃烧产生CO2是气体,瓶内压强不变,水不会倒流
.(合理即可)(4)某课外活动小组在学习了书本“空气中氧气含量的测定”实验,知道生成物不能随便排放在空气中,否则会对空气造成污染,所以进行了实验改进.
在由两个注射器组成的密闭系统内共有50mL空气,如图2.然后给装有红磷的玻璃管加热.同时交替推动两个注射器的活塞,且较长时间内无进一步变化时停止.停止加热后,待冷却至室温将气体全部推至一个注射器内,实验结束后,注射器内的气体体积理论上应该剩余
40
40
mL.(1)将燃烧匙中过量的红磷点燃放入集气瓶中,观察到的现象是
红磷燃烧、产生大量白烟
红磷燃烧、产生大量白烟
.(2)反应停止,等集气瓶冷却后,打开弹簧夹,烧杯中的水会
沿导管进入集气瓶
沿导管进入集气瓶
,大约达到集气瓶体积的| 1 |
| 5 |
| 1 |
| 5 |
(3)剩余气体具有的性质
难溶于水
难溶于水
、不支持燃烧
不支持燃烧
.(4)小伟也做了上述实验,但结果他所测得的氧气含量偏小,试分析导致小伟实验失败的原因是什么
装置漏气
装置漏气
、红磷的量不足
红磷的量不足
(至少写出两点).(5)小莉想使用镁条来代替红磷做实验,老师告诉她这种方法不是较好的方法,因为镁条在空气中燃烧非常剧烈,镁既可以和氧气反应,也可以和氮气反应生成氮化镁.写出镁和氮气反应生成氮化镁的化学反应的文字表达式:
镁+氮气
氮化镁
| 点燃 |
镁+氮气
氮化镁
.| 点燃 |
(6)实验课上,某同学用足量的木炭代替红磷做测定空气中氧气含量的实验,结果实验失败了,请你帮助他分析原因
木炭燃烧产生二氧化碳气体,瓶内压强基本不变
木炭燃烧产生二氧化碳气体,瓶内压强基本不变
.(1)某化学兴趣小组的同学按照课本上的实验装置做“测定空气中氧气的体积分数”实验,如图1A所示.

①如果实验非常成功,能观察到的现象是
②有同学测出氧气的体积分数明显小于1/5,可能原因是
A.装置漏气 B.红磷量过多 C.红磷量不足 D.弹簧夹未夹紧
③有同学提出用木炭代替红磷进行实验,可以消除误差,大家认为不合理,理由是
(2)在老师的指导下,他们对课本上的实验装置进行了如图1B所示的改进(其他仪器略).
①写出白磷燃烧的文字表达式
②与A装置相比较,B装置的优点是
(3)根据上面实验结论,兴趣小组的同学又设计如下实验,估算某试管的容积,具体方案是:用该试管作反应容器,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且润滑性很好的注射器组成如图2的实验装置.假设此实验能按照同学们的设想正常进行,且白磷、橡皮塞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,若活塞仍迅速返回至20mL刻度处,则说明
②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,活塞前沿从20mL刻度处向前移动到12mL刻度处,则试管的容积大约是
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①如果实验非常成功,能观察到的现象是
产生大量的白烟,放出热
产生大量的白烟,放出热
;烧杯内的水会进入集气瓶中
烧杯内的水会进入集气瓶中
②有同学测出氧气的体积分数明显小于1/5,可能原因是
AC
AC
(用字母符号填空)A.装置漏气 B.红磷量过多 C.红磷量不足 D.弹簧夹未夹紧
③有同学提出用木炭代替红磷进行实验,可以消除误差,大家认为不合理,理由是
生成二氧化碳气体
生成二氧化碳气体
.(2)在老师的指导下,他们对课本上的实验装置进行了如图1B所示的改进(其他仪器略).
①写出白磷燃烧的文字表达式
磷+氧气
五氧化二磷
| 点燃 |
磷+氧气
五氧化二磷
.| 点燃 |
②与A装置相比较,B装置的优点是
装置气密性好
装置气密性好
;刻度准确
刻度准确
(答两点).(3)根据上面实验结论,兴趣小组的同学又设计如下实验,估算某试管的容积,具体方案是:用该试管作反应容器,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且润滑性很好的注射器组成如图2的实验装置.假设此实验能按照同学们的设想正常进行,且白磷、橡皮塞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,若活塞仍迅速返回至20mL刻度处,则说明
装置气密性良好
装置气密性良好
.②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,活塞前沿从20mL刻度处向前移动到12mL刻度处,则试管的容积大约是
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mL.下面几位同学是测量空气中氧气体积含量的四个实验,请你参与他们的实验探究:
[实验一]小强采用A图所示的装置进行实验: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,同时缓慢推拉两个注射器活塞,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.
(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)该反应的化学反应表达式
(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;
[实验二]:小红采用B图所示的装置进行实验:实验过程如下:
第一步:将集气瓶容积划分为五等份,并做好标记.
第二步:用放大镜点燃燃烧匙内的红磷.
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)集气瓶中剩余的气体主要是
(2)实验完毕,若进入集气瓶中水的体积小于总容积的
,其原因可能是
,其原因可能是
(3)红磷燃烧的现象是
[实验三]小华同学打算采用C图所示的装置进行实验:设计如下方案:选用实际容积为25mL的试管作为反应容器,将过量的白磷放入试管,用橡皮塞塞紧试管,通过导管与注射器(注射器的容积为40ml,且润滑性很好)相连,注射器的前沿停在20ml刻度处.(假设此实验能够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,且两个容器间的导管足够粗,保持空气正常流动.)请回答下列问题:
(1)实验前,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
(2)若先夹紧弹簧夹,用酒精灯加热白磷,燃烧结束,试管冷却后,再松开弹簧夹.可观察到的现象为:
(3)若不使用弹簧夹,用酒精灯加热白磷,燃烧结束,试管冷却.在实验的过程中观察到的现象为
(4)若按小华的设想进行实验,实际可能遇到诸多问题而发生危险,造成实验失败.例如:
[实验四]小明用图D装置进行镁条在空气中燃烧的实验,燃烧、冷却后打开止水夹,进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的70%.

(1)如图A仪器的名称是
镁带燃烧的反应表达式为
(2)如果镁条只和空气中的氧气反应,则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的
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[实验一]小强采用A图所示的装置进行实验: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,同时缓慢推拉两个注射器活塞,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.
(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
使空气中的氧气充分反应
使空气中的氧气充分反应
.(2)该反应的化学反应表达式
Cu+O2
CuO
| 加热 |
Cu+O2
CuO
,铜丝表面的变化是| 加热 |
红色变黑色
红色变黑色
.(3)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 |
| 25mL | 22mL |
<
<
2l%(填“>”、“=”、“<”).造成该实验出现误差的原因可能是③
③
.(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;
[实验二]:小红采用B图所示的装置进行实验:实验过程如下:
第一步:将集气瓶容积划分为五等份,并做好标记.
第二步:用放大镜点燃燃烧匙内的红磷.
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)集气瓶中剩余的气体主要是
氮气
氮气
,根据实验推断它的性质有难溶于水,既不能燃烧,也不能支持燃烧
难溶于水,既不能燃烧,也不能支持燃烧
.(2)实验完毕,若进入集气瓶中水的体积小于总容积的
| 1 |
| 5 |
装置漏气、红磷的量不足
装置漏气、红磷的量不足
,若进入集气瓶中水的体积大于总容积的| 1 |
| 5 |
装置内的部分空气逸散出来,就会导致进入集气瓶中水体积大于五分之一
装置内的部分空气逸散出来,就会导致进入集气瓶中水体积大于五分之一
.(3)红磷燃烧的现象是
发出黄光,放出热量,冒出大量的白烟
发出黄光,放出热量,冒出大量的白烟
,化学反应表达式为P+O2
P2O5
| 点燃 |
P+O2
P2O5
.| 点燃 |
[实验三]小华同学打算采用C图所示的装置进行实验:设计如下方案:选用实际容积为25mL的试管作为反应容器,将过量的白磷放入试管,用橡皮塞塞紧试管,通过导管与注射器(注射器的容积为40ml,且润滑性很好)相连,注射器的前沿停在20ml刻度处.(假设此实验能够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,且两个容器间的导管足够粗,保持空气正常流动.)请回答下列问题:
(1)实验前,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
气密性良好
气密性良好
;(2)若先夹紧弹簧夹,用酒精灯加热白磷,燃烧结束,试管冷却后,再松开弹簧夹.可观察到的现象为:
注射器活塞在11mL刻度处
注射器活塞在11mL刻度处
;(3)若不使用弹簧夹,用酒精灯加热白磷,燃烧结束,试管冷却.在实验的过程中观察到的现象为
有大量的白烟冒出
有大量的白烟冒出
,注射器活塞先向右移动
注射器活塞先向右移动
,试管冷却后,注射器活塞最后向左移动
试管冷却后,注射器活塞最后向左移动
.(4)若按小华的设想进行实验,实际可能遇到诸多问题而发生危险,造成实验失败.例如:
试管受热不均匀而炸裂等
试管受热不均匀而炸裂等
.[实验四]小明用图D装置进行镁条在空气中燃烧的实验,燃烧、冷却后打开止水夹,进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的70%.
(1)如图A仪器的名称是
烧杯
烧杯
,镁带燃烧的反应表达式为
Mg+O2
MgO
| 点燃 |
Mg+O2
MgO
、冷却后打开止水夹,水能进入集气瓶的原因是| 点燃 |
镁与氧气反应,集气瓶内压强减少,内外产生压强差
镁与氧气反应,集气瓶内压强减少,内外产生压强差
.(2)如果镁条只和空气中的氧气反应,则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的
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%.现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%,根据空气的组成可推出减少的气体中有氮气
氮气
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