《空气中氧气含量的测定》实验探究.pdf

空气中氧气含量的测定实验专题复习空气中氧气含量的测定实验专题复习知识梳理知识梳理空气中氧气含量的测定如右图所示。1、可观察到的现象是磷燃烧有大量白烟生成，打开止水夹后水进入集气瓶内大约 1/5 体积处。2、该实验设计的原理是利用 红磷燃烧耗尽密闭容器中1/5 体积的氧气，点燃使容器内压强减小，导致水被吸入集气瓶内大约1/5 体积。反应方程式为：4P+5O2=2P2O5。实验后若结果偏小，可能的原因有红磷量过少、装置气密性不好、没有冷却到室温就打开止水夹。实验后若结果偏大，可能的原因有止水夹没有夹紧、燃烧匙伸入集气瓶过慢。3、实验时选择的可燃物需具备以下条件：（1）能在空气中燃烧（如铁丝不行）；（2）燃烧时只消耗氧气（如镁带不行）；（3）生成物不能为气体（如硫粉、木炭等不行）。4、该实验还可推出，瓶内剩余 4/5 体积的气体是氮气，其物理性质有无色无味、难溶于水；化学性质有不燃烧也不支持燃烧。5、其他常见变形装置如下图：装置形式虽然不同，但原理都是相同的，即用燃烧法测定空气中氧气的含量。（注意：该实验应从 1、实验现象的描述；2、实验原理；3、实验的改进；4、药品的选择；5、实验推断的性质等五个方面去掌握）典例解析典例解析1、某班同学用右图装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住乳胶管。点燃红磷伸入瓶中并塞上瓶塞。待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察 广口瓶内水面变化情况。实验完毕甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的 1/5,乙同学的广口瓶内水面上升显大于瓶内空气体积的 1/5。下列对这两种现象解释合理的是（）甲同学可能使用的红磷量不足，瓶内氧气没有消耗完；甲同学可能未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内；乙同学可能没夹紧弹簧夹，红磷燃烧时瓶内空气受热从导管逸出；乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内空气受热逸出A.只 有 B.只 有 C.只 有 D.2、为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际容积为40 mL 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 60 mL 且润滑性很好的针筒注射器组成如右图的实验装置。1假设此实验能按照小华的设想正常进行，且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)实验前，打开弹簧夹，将注射器的活塞前沿从20 mL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_。（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。可观察到的现象为_。（3）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_。（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 _。3、（2011柳州）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 8 所示)，但测出的氧气的体积分数明显小于1/5。请你参与探究：【提出问题】造成误差的原因是什么？如何改进课本上的实验装置？【查阅资料】红磷、白磷的一些性质如下表：红磷白磷颜色、状态暗红色固体白色或黄色固体熔点/59044.1着火点/24040密度/(g/cm)2.341.823【猜想与假设】甲同学：可能是导管内原含有空气，后来留有吸入的水，影响实验的准确性。乙同学：可能是瓶内残留气体中还有氧气。你还能作出的猜想是。【交流与讨论】（1）丙同学认为用木炭代替红磷，就可以消除误差，大家认为他的猜想不合理，理由是。（2）他们对课本上的实验装置进行了图9 所示的改进(其他仪器忽略)。甲同学提出应把红磷换为白磷，理由是。通过粗铜丝来点燃玻璃管内的白磷，这利用了金属铜的性。与课本上的实验装置相比较，该装置的一个优点是。【探究与反思】（1）为了验证乙同学的猜想，将铜粉放在残余气体中加热，观察到铜粉变黑色，证明乙同学的猜想(填“合理”或“不合理”)。（2）大家用改进的实验装置(如图 9 所示)进行实验，待玻璃管冷却、管内白色的烟幕消失时，左玻璃管内的液面上升了 1 格，得到了较准确的结果，但又意外发现左玻璃管内壁上端附着黄色固体。左玻璃管上端的黄色固体的主要成分可能是；左玻璃管下方液体的 pH 7(填“”“”或“”)，理由是。图 924、（2010鞍山-18)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，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。(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化学方程式。(3)小强测得实验结果如下：反应前注射器内气体总体积25mL反应后注射器内气体总体积22mL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“”、“”、“”)。造成该实验出现误差的原因可能是。(填序号)没有交替缓缓推动两个注射器活塞；读数时没有冷却至室温；加入铜丝量太少；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。(其它答案合理也可)答案答案：1、D2、（1）装置的气密性好（2）白磷燃烧，产生白烟，活塞前沿在约 12 mL 的刻度线上（3）白磷燃烧，产生白烟，活塞先向右移动，最终稳定在约 8 mL 的刻度线上（4）橡胶塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等3、【猜想与假设】装置气密性不好（或红磷用量不足；或没有冷却到室温就打开止水夹等）【交流与讨论】（1）木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，使反应前后气体体积变化不明显（2）白磷的着火点低，容易用铜丝点燃（或红磷着火点高，不易被铜丝点燃等）导热性 可以保证反应过程中装置不漏气（或可以保证在相同的压强下测定反应前后气体的体积，不会污染空气等）【探究与反思】（1）合理（2）白磷 五氧化二磷溶于水后形成磷酸4、(1)使空气中的氧气充分反应（2）2Cu+O2加热2CuO（3）（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3