专练04 测定空气中氧气含量的探究备战中考化学实验探究题提分专练学生版Word格式文档下载.docx
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(2)上述实验利用长柄玻璃管的优点是 (写出一条)
(二)空气中氧气含量的粗略测定:
将刚才关闭的活塞打开,烧杯中的水进入封闭的长柄W形玻璃管。
(3)若烧杯中原有水a毫升,最终剩余的水为b毫升,长柄W形玻璃管的容积为c毫升,则测定的空气中氧气体积比例为 (用字母表示)
(4)若本实验测定的空气中氧气含量偏低,则可能的原因是 (写出一条)
3.以下四个实验装置,可用于“测定空气中氧气的含量”。
请认真分析,回答下列问题。
(1)拉瓦锡用装置 (填写字母)定量研究了空气的成分,在密闭容器中,空气中的氧气与 反应,生成固态物质。
人们沿着科学家的足迹,对反应物进行了优化,分别用铜粉、红磷等进行实验,其原理都是采用 (填“物理”或“化学”)方法,从混合气体中除去某种气体,从而达到物质的分离。
(2)实验过程中,需要不断推拉注射器活塞的装置是 (填写字母),利用此装置进行实验,可能造成实验误差的因素是 (答一条)。
(3)装置C、D的实验都用到了红磷,写出反应的化学方程式 ;
反应结束后,待装置冷却至室温,打开弹簧夹,装置D中(试管容积为40mL),注射器活塞从10mL刻度处缓慢移动至 mL刻度处停止(误差忽略不计)。
4.空气中氧气含量测定的再认识。
【经典赏析】教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图1)。
该实验中选择使用汞的优点有 。
A.实验过程中没有污染
B.在汞槽中起到液封作用
C.生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
D.能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽
【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(装置如图2),写出红磷燃烧的化学方程式 。
兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于21%。
【提出问题】用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量?
【进行猜想】
(1)装置漏气;
(2) 装置内氧气有剩余;
…
【实验与交流】在老师的指导下,小明分别用过量的红磷和白磷进行该实验,用测氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气浓度分别为8.85%和3.21%,请从燃烧条件的角度回答产生上述结果的主要原因 。
【实验探究1】小明根据铁生锈的原理,探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量,于是进行了实验(装置如图3)通过7天测得的数据计算空气中氧气的含量为19.13%。
【交流与反思】与用红磷燃烧的方法相比,用铁丝生锈的方法测定的主要优点及原因:
。
【实验探究2】为了加快反应速率,小明通过查阅资料,利用铁粉、炭粉、氯化钠等物质又进行了实验(装置如图4),8分钟后测得的数据如表:
实验前的体积
实验后的体积
集气瓶内空气
烧杯内蒸馏水
烧杯内剩余蒸馏水
131mL
90.0mL
63.6mL
请计算出空气中氧气含量 (计算结果保留一位小数)
【结论与反思】通过上述实验探究,选择 (填物质名称)进行实验,可较为快速地完成实验并减小实验误差。
【拓展延伸】铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀,生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3],若将图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验,请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量,并说明理由。
。
5.化学兴趣小组对空气中氧气含量的测定进行了如下实验探究。
将数显设备、三种传感器(气体压强、温度、氧气浓度)和其它装置按图1连接,装置气密性良好。
实验开始,打开并调试好传感器和数显设备,用酒精灯将足量红磷点燃,立即将燃烧匙伸入瓶中并塞紧橡皮塞。
各传感器测得的数据如图2所示,横坐标为时间,纵坐标表示该段时间内气体压强、温度、氧气浓度对应的变化情况。
(1)写出红磷燃烧的化学方程式:
(2)根据图2中压强变化曲线,bc段压强升高的原因是 。
实验结束打开活塞的过程中,压强曲线中对应的线段是 。
(3)图2中X曲线表示的是 (填“温度”或“氧气浓度”)变化情況。
(4)实验结束测得装置内氧气浓度为8.85%后改用足量白磷实验测得氧气浓度为3.21%
①白磷燃烧的微观图示如图3,写出白磷燃烧的化学方程式:
②采用教材装置测定空气中氧气含量时,改用白磷能使测定结果较准确的原因是 。
③根据实验结果,你对燃烧条件的新认识是 。
6.某兴趣小组开展“测定密闭容器中某种气体的体积分数”的探究实验。
【实验1】按图1所示装置,用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。
【实验2】按图2所示装置,在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂(其中辅助成分不干扰实验),利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。
(1)实验1中,红磷燃烧的主要现象是 。
红磷熄灭后,集气瓶冷却至室温,打开K,水能倒吸入集气瓶的原因是 。
(2)为提高实验的准确性,以上两个实验都需要注意的事项是 (写一点)。
(3)实验过程中,连接数字传感器,测得实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图3、图4所示。
依据图3,图4信息, (填“实验1”或“实验2”)的测定方法更准确,判断依据是 。
(4)结合你的学习经验,若要寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物,用图1或图2装置测定空气中氧气的体积分数,该替代物应满足的条件是 (写两点)。
【实验3】测定用排空气法收集到的集气瓶中二氧化碳的体积分数。
(5)甲同学设计图5所示装置进行测定。
浓NaOH溶液的作用是 (用化学方程式表示)。
(6)乙同学提出,仅利用图6所示装置,在不添加其他试剂的前提下,也能测得集气瓶中二氧化碳的体积分数。
为达到实验目的,操作方法是 。
7.空气中氧气含量测定的再认识。
【实验回顾】图1是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。
(1)写出红磷燃烧的化学方程式 。
(2)实验原理:
由于红磷燃烧消耗空气中的氧气,使瓶内 减小,烧杯中水倒吸到集气瓶。
若装置的气密性良好,操作规范,用量筒测量进入瓶中水的体积,能粗略测得空气中氧气的含量。
(3)①上面的实验同时证明了氮气有 的化学性质;
②实验完毕,若进入集气瓶中水的体积不到集气瓶中原空气体积的
,你认为导致这一结果的原因可能是 (写一条)
③上述实验中红磷不能用木炭代替,原因是 ;
【问题提出】
有实验资料表明:
燃烧过程中当氧气体积分数低于7%时,红磷就无法继续燃烧,因此通过上述实验,测置结果与理论值误差较大。
【实验改进】
Ⅰ.根据铁在空气中生锈的原理(铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程)设计图2实验装置,再次测定空气中氧气含量。
装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈。
Ⅱ.测得实验数据如表
测量项目
实验前
实验后
烧杯中水的体积
烧杯中剩余水的体积
集气瓶(扣除内容物)和导管的容积
体积/ml
80.0
54.5
126.0
【表达交流】
(1)铁生锈过程发生复杂的化学反应,首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe(OH)2],写出该反应的化学方程式 。
(2)根据表中数据计算,改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是 (计算结果精确到0.1%)。
(3)从实验原理角度分析,改进后的实验结果比前者准确度更髙的原因:
(写出其中一个原因)
① ;
② 。
8.科学课本上用图甲的装置来测定空气中氧气的体积分数,而小明通过査询资料对该实验进行改进,利用四硫化钠(Na2S4)固体替代红磷进行实验,其反应原理为2Na2S4+O2+2H2O=8S↓+4NaOH
实验步骤:
①将足量的四硫化钠(Na2S4)固体置于试管中,加入适量的水并迅速塞紧橡胶塞,再充分振荡。
②测量液面至橡胶塞下沿的距离,记录数据h1(如图乙所示)・
③将该试管插入水中(如图丙所示),取下橡胶塞,观察到试管内液面上升。
④当管内液面稳定时塞紧橡胶塞,将试管取出倒转过来,测量液面至橡胶塞下沿的距离(如图丁所示)记录数据h2。
⑤按照①~③再重复实验两次。
3次实验数据如下表所示:
第1次
第2次
第3次
h1/厘米
11.0
11.4
11.6
h2/厘米
8.7
9.1
9.2
(1)步骤①中进行充分振荡的目的是 ;
(2)计算第3次实验空气中氧气的体积分数约为 (结果精确到0.1%);
(3)小明设计的实验与课本上的实验相比,有什么优点 。
(写出一点即可)
(4)同学们分析了小明的实验方案后,认为步骤④中塞紧橡胶塞的时机对测量结果有影响,请问何时塞橡胶塞测量结果最准确?
9.空气中氧气含量测定的再认识。
(一)某化学实验小组点燃红磷,并用氧传感器测定空气中的氧气含量并采集数据如图1.
(1)红磷在瓶中燃烧产生的现象是 ,红磷燃烧的化学方程式是 。
(2)开始时氧气的含量持续下降,一方面是氧气被消耗,另一方面是生成物大量和氧传感器接触,但在110s时氧气的含量又有所上升,其可能原因是 。
(3)从以上数据分析最终集气瓶中的氧气是否完全消耗 。
(二)针对以上实验测定结果实验小组同学对该实验做了以下两种改进:
Ⅰ.根据铁在空气中生锈的原理设计图2实验装置,测定空气中氧气含量。
查资料:
测得实验数据如下表:
测量
项目
实验前
实验后(冷却到室温后)
集气瓶(扣除内容物)的容积
导管的容积
体积/mL
120.0
6.0
(1)铁生锈过程发生复杂的化学反应,首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe(OH)2],写出该反应的化学方程式 ;
该反应的基本类型是 。
(2)根据上表数据计算,改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是 %(结果精确到0.1%)。
(3)从实验原理角度分析,改进后的实验结果比前者准确度更髙的原因是:
② 。
Ⅱ.将足量白磷放在集气瓶中,白磷能发生缓慢氧化从而消耗氧气,并用压强传感器测定瓶中压强的变化,根据压强的变化来计算空气中氧气的含量,实验装置及数据采集如图3。
(1)在开始200s压强增大,增大的原因是 。
(2)用上图所示数据计算用这种方法测得的空气中氧气的体积分数是 %(结果精确到0.1%)。
(三)结论:
测定空气中氧气含量用燃烧法测定结果误差较大,用缓慢氧化误差较小。
10.某课外活动小组按照课本的实验装置做“测定空气中氧气的体积分数”实验(图1),但测出的氧气体积分数明显偏小。
请你参与探究:
【提出问题】造成误差的原因是什么?
如何改进课本实验装置?
【查阅资料】
①
颜色、状态
熔点/℃
燃烧所需最低温度/℃
密度/g•cm﹣3
红磷
暗红色固体
590
240
2.34
白磷
白色固体
44.1
40
1.82
②二氧化碳气体极易被浓氢氧化钠溶液吸收。
③在加热的条件下铜粉能与氧气反应生成黑色的氧化铜固体。
【猜想】甲同学:
可能是导管内原存有空气,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的缘故;
你还能做的猜想是 (写1点即可)。
【交流与讨论】
(1)空气中的氧气约占总体积的 。
写出图1中集气瓶中发生反应的化学方程式 。
(2)丙同学认为用木炭代替红磷也能完成图1的实验,但要先在集气瓶中放入一定量的 。
(3)他们对图1实验装置进行了如图2的改进。
①图2中把红磷更换为白磷,理由是 ;
②通过粗铜丝来点燃玻璃管内的白磷,利用了金属铜的 性;
③与图1实验装置相比,图2装置的一个优点是 。
【探究与反思】
(4)为验证乙同学的猜想,将铜粉在残余气体中加热,观察到铜粉变黑,所以乙同学的猜想 (选填“合理”或“不合理”)。
(5)大家采用图2进行实验(左边玻璃管上面的空气平均分成了5等份,并标刻度线),待玻璃管冷却、管内白色的烟消失,同时能观察到 ,得到了较准确的数据,但又意外发现左玻璃管内壁上端附着白色固体。
左玻璃管上端的白色固体主要成分可能是 。
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