Question

兴趣小组测定空气中氧气的含量探究
（一）可燃物的选择探究
【查阅资料】常温常压下，100g水可溶解0.13gCO₂；烧碱溶液可以吸收大量的CO₂．
【提出问题】氧气约占空气体积的多少？
【猜想假设】若各装置都能将集气瓶中的氧气耗尽、木炭燃烧都转化成CO₂、烧杯中液体都足量，忽略导管中的空气和进入导管中的液体对测量的影响，则集气瓶中吸入液体体积应该约占集气瓶容积的

 

．
【实验探究】

方案	甲	乙	丙
装置
操作	①关闭弹簧夹；
	②将足量红磷点燃；	②将足量木炭点燃；	②将足量木炭点燃；
	③立即伸入集气瓶并塞紧胶塞；④充分反应，待集气瓶气温冷却至室温后打开 弹簧夹；记录集气瓶吸入液体约占集气瓶容积几分之几．
记录	约 1 5	远小于 1 5	约 1 5
结论	氧气约占 1 5	空气中氧气体积含量远小于 1 5	氧气约占 1 5

【反思交流】
（1）正式开始实验前，要先检查

 

．
（2）实验中，甲方案中红磷燃烧的现象

 

，写出红磷燃烧的文字表达式

 

．
（3）乙方案所测数据远小于

1

5

的主要原因是

 

．
（二）实验装置的改进
小组同学选用了40mL的试管作反应容器（如图1）和量程体积足够大且润滑效果很好的针筒注射器，将足量的白磷（其化学性质与红磷相似，40℃时就可以燃烧）放入试管后，用橡皮塞塞紧试管，并夹紧弹簧夹．用酒精灯加热白磷，燃烧结束后，等到试管冷却后松开弹簧夹，观察现象．
（4）实验后，可以观察到针筒活塞会从原来的20mL刻度处慢慢向左移到约

 

处．
A．4mL刻度       B．8mL刻度      C． 12mL刻度      D． 16mL刻度
（5）此方案与甲方案相比，优点是

 

（任写一点）
（三）实验方案的创新
兴趣小组选用暖宝宝中的发热剂（主要成分是铁粉、木炭粉、水和食盐）代替磷，设计了如图2所示装置（该装置气密性良好）
（6）此实验的原理是利用铁粉

 

，从而使瓶内的压强减小．
（7）暖宝宝中食盐的作用

 

．
（8）根据图中数据计算，测出氧气的体积分数约是

 

，可能原因是a

 

，b

 

．

Answer 1

考点：测定空气里氧气含量的探究,金属锈蚀的条件及其防护,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：本题是测定空气中氧气的含量，我们常用燃烧红磷或白磷的方法，因为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，从而得到正确的结论．因此在选择可燃物时，必须考虑到：燃烧的条件；生成物的状态；不与空气中其他物质发生反应．保证本实验成功的关键是：①装置气密性好；②红磷要足量；③要冷却至室温再读数；暖宝宝暖宝宝中的铁粉与水和空气中氧气发生了缓慢氧化，进而放出热量；物质缓慢氧化会放出热量，氯化钠的作用是加速铁粉氧化，更快地放出热量．据此分析解答有关的问题．

解答：解：（一）【猜想假设】由空气中氧气的含量可知，若各装置都能将集气瓶中的氧气耗尽、木炭燃烧都转化成CO₂、烧杯中液体都足量，忽略导管中的空气和进入导管中的液体对测量的影响，则集气瓶中吸入液体体积应该约占集气瓶容积的

1

5

；
【反思交流】（1）正式开始实验前，要先检查装置的气密性，防止装置漏气；
（2）红磷燃烧的现象是发出黄光，冒出浓浓的白烟；反应的文字表达式为：磷+氧气

点燃

五氧化二磷；
（3）乙方案所测数据远小于

1

5

的主要原因是：木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳气体在水中的溶解度不大；
故答案为：【猜想与假设】

1

5

；
【反思交流】（1装置的气密性；（2）发出黄光，冒出浓浓的白烟；磷+氧气

点燃

五氧化二磷；（3）木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳气体在水中的溶解度不大；
（二）（4）由于空气中氧气约占空气体积的

1

5

，所以试管内密封的40mL的空气中氧气约占8mL．所以，实验后，可以观察到针筒活塞会从原来的20mL刻度处慢慢向左移到约12mL处，内外压强相等；
（5）图1的设计操作与甲装置比较，它可以防止磷燃烧产生的白烟散逸到空气中，再就是装置的刻度更清楚，读数更准确；
故答案为：（4）C；（5）实验在密闭体系中进行，减少了空气污染，读数更准确；
（三）（6）暖宝宝暖宝宝中的铁粉与水和空气中氧气发生了缓慢氧化，从而使瓶内的压强减小；
（7）物质缓慢氧化会放出热量，氯化钠的作用是加速铁粉氧化，更快地放出热量；
（8）集气瓶内空气的体积是300mL，进入水的体积是55mL，即氧气的体积是55mL，因此氧气的体积分数=

55mL

300mL

×100%=18.3%，
在测定过程中，对测定结果带来误差的因素可能有：装置气密性差、铁粉偏少等．
故答案为：（6）生锈能消耗氧气；（7）加速铁粉氧化，更快地放出热量；（8）18.3%；装置漏气、铁粉量不足等．

点评：本题主要考查实验测定空气中氧气含量的原理及可能造成实验失败的原因的分析，理解实验的原理是解答本题的关键，增加了学生分析问题的思维跨度，强调了学生整合知识的能力．