科學探究《測定空氣里氧氣含量的探究》1、下面幾位同學是測量空氣中氧氣體積含量的幾個試驗，請你參與他們的試驗探究：【試驗一】小強承受A圖所示的裝置進展試驗：在由兩個注射器組成的密閉系統(tǒng)中留有25mL空氣，給裝有細銅絲的玻璃管加熱，同時緩慢推拉兩個注射器活塞，至玻璃管內的銅絲在較長時間內無進一步變化時停頓加熱，待冷卻至室溫，將氣體全部推至一個注射器內，觀看密閉系統(tǒng)內空氣體積變化〔銅能與空氣中的氧氣反響〕在試驗加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器活塞的目的是 。小強測得試驗結果，空氣中氧氣的體積分數(shù)小于20%，造成該試驗消滅誤差的緣由可能是 ?！蔡钚蛱枴尝僮x數(shù)時沒有冷卻至室溫；②參加銅絲量太少；【試驗二】：小紅承受B圖所示的裝置進展試驗：試驗過程如下：第一步：將集氣瓶容積劃分為五等份，并做好標記。其次步：用放大鏡點燃燃燒匙內的紅磷。第三步：待紅磷熄滅并冷卻后，翻開彈簧夾，覺察水被吸入集氣瓶中，進入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總容積的五分之一。請答復以下問題：集氣瓶中剩余的氣體主要是 。依據(jù)試驗推斷集氣瓶中剩余氣體的性質有 ?！驹囼炄啃∪A同學打算承受C圖所示的裝置進展試驗：設計如下方案：選用實際容積為25mL的試管作為反響容器，將過量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管，通過導管與注射器〔40ml，且潤滑性很好〕相連，注射器的前沿停在20ml刻度處。〔假設此試驗能夠依據(jù)小華的設想正常進展，白磷所占體積與導管內的氣體體積無視不計，且兩個容器間的導管足夠粗，保持空氣正常流淌?！痴埓饛鸵韵聠栴}：試驗前，翻開彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，假設活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明 ；假設先夾緊彈簧夾用酒精燈加熱白磷燃燒完畢試管冷卻后再松開彈簧夾觀看到的現(xiàn)象為 。2、某試驗小組對教材內測量空氣中氧氣體積分數(shù)的試驗進展改進，并取得成功〔裝置如圖。50mL50mL，該裝置氣密性良好?！驹囼炋骄俊垦b入藥品，按圖所示連接好儀器。用酒精燈在紅磷部位加熱，加熱時不斷推拉注射器活塞，氣球忽大忽小，并不斷將氣球中的氣體全部擠入試管中。【現(xiàn)象分析】試驗開頭時應先檢查裝置氣密性。連接裝置后且其氣密性良好，假設將注射器向內推，可觀看到氣球變 〔填“大”或“小”〕。加熱試管底部，紅磷被引燃，說明燃燒不能缺少的一個條件是 ，足量的紅磷在試管中未能全部燃燒，說明試管內剩余氣體具有的化學性質為 。寫出紅磷燃燒的化學方程式： 。試驗完畢后，停頓加熱，待試管冷卻至室溫，將氣球內的氣體全部擠入注射器內，待注射器活塞穩(wěn)定后，讀取注射器內剩下氣體的體積為 mL。【得出結論】氧氣約占空氣總體積的五分之一。【反思評價】試驗中，加熱時不斷推拉注射器的目的為 ；此試驗與課本試驗比較的優(yōu)點為 。3、某化學興趣小組的同學對空氣中氧氣含量的測定試驗進展探究。如圖1所示裝置和藥品進展試驗，冷卻至室溫后翻開止水夾，可觀看到的現(xiàn)象是： 。假設觀看到結果小于預期值，則可能是由于 。小組內同學還對該試驗進展了如圖2所示的改進。〔45mL〕請結合試驗目的，在以下的操作中排出正確的試驗操作挨次 〔填序號〕。①點燃酒精燈②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾。20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按上圖中所示的鏈接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管。④讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)。最終注射器活塞將從10mL刻度處漸漸前移到約為 mL刻度處才停頓。4、某化學興趣小組的同學對空氣中氧氣含量的測定進展試驗探究。【觀看與記錄】按如下圖裝置和藥品進展試驗，試驗中可觀看到的現(xiàn)象是：①集氣瓶內 ；②待裝置冷卻到室溫翻開止水夾， 。【爭論與溝通】假設用鐵絲代替紅磷測定空氣中氧氣的含量，小明同學認為不行以，其緣由是 。假設用木炭代替紅磷，小麗同學認為也不行以，其緣由是 ?！痉治雠c思考】小芳同學用鎂條代替紅磷來測定空氣中氧氣的含量，結果卻覺察倒吸的水量遠遠超過集氣瓶的五分之一．小組內同學幫她認真檢查，覺察裝置的氣密性及操作步驟均無問題。你認為造成此現(xiàn)象的緣由可能是【歸納與總結】小組內同學反思上述試驗的探究過程后認為：假設用燃燒法測定空氣中氧氣含量，在藥品的選擇或生成物的要求上應考慮的是 、 ?！矊懗鰞蓷l即可〕5、科學課本上用圖甲的裝置來測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，而小明通過査詢資料對該試驗進展改進，利用四硫化鈉〔NaS〕固體替代紅磷進展試驗，其反響原理為2NaS+O+2HO=8S↓+4NaOH24 24 2 2試驗步驟：24①將足量的四硫化鈉〔NaS241②測量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數(shù)據(jù)h〔如圖乙所示〕1③將該試管插入水中〔如圖丙所示〕，取下橡膠塞，觀看到試管內液面上升。2④當管內液面穩(wěn)定時塞緊橡膠塞，將試管取出倒轉過來，測量液面至橡膠塞下沿的距離〔如圖丁所示〕記錄數(shù)據(jù)h。2⑤依據(jù)①～③再重復試驗兩次。3次試驗數(shù)據(jù)如下表所示：2次h/厘米111.011.411.6h/厘米28.79.19.2步驟①中進展充分振蕩的目的是 ；計算第3次試驗空氣中氧氣的體積分數(shù)約為 〔結果準確到0.1%〕；小明設計的試驗與課本上的試驗相比，有什么優(yōu)點 。〔寫出一點即可〕同學們分析了小明的試驗方案后，認為步驟④中塞緊橡膠塞的時機對測量結果有影響，請問何時塞橡膠塞測量結果最準確？ 。6、興趣小組借助如圖裝置〔夾持裝置已略〕及相關試劑粗略測量空氣中O的體積百分數(shù)。2試驗前用砂紙打磨鐵釘至光亮的目的是 。試管剩余空間和導管的體積為20mL，導管截面積約為1cm2，充分反響后，形成穩(wěn)定液柱時，讀取讀數(shù)為4.1cm，則空氣中氧氣的體積分數(shù)為 %〔保存小數(shù)點后一位〕。試驗時覺察上述測量過程因反響較慢耗時較長，現(xiàn)對影響鐵生銹速率的因素作如下分析：【提出假設】假設一：溶液的酸堿度；假設二：NaC1溶液的濃度；請你再提出一種影響鐵生銹快慢的因素。假設三： ?！驹囼炋骄俊拷柚鲜鲈囼炑b置，通過掌握鐵釘用量等其他條件均一樣時，調整溶液的pH獲得了如表試驗數(shù)據(jù)：pH2.05.56.06.57.08.0液柱高度〔cm〕00.64.14.14.14.1形成穩(wěn)定液柱時間〔min〕3.03.05.15.315.617.5【試驗結論】依據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析，為縮短試驗測定時間，pH的最正確范圍是 ；還可以實行何種方法進一步縮短試驗時間 〔答一條即可〕。【試驗反思】當pH=2時，沒有觀看到穩(wěn)定液柱形成的緣由是 。7、試驗創(chuàng)是中學生最為重要的科學素養(yǎng)，如圖是某校師生測定空氣中氧氣含量的創(chuàng)試驗?！舶琢自?0℃時即燃燒，其燃燒現(xiàn)象與產(chǎn)物與紅磷燃燒一樣〕【試驗步驟】測量試管的容積。檢查裝置的氣密性。裝藥品，將注射器活塞調整到適宜位置，連接好儀器。用彈簧夾夾緊膠皮管，加熱粗銅絲，觀看現(xiàn)象。燃燒完畢后，翻開彈簧夾，觀看注射器活塞的移動狀況。【反思溝通】測量試管容積的方法是 。假設試管的容積為60mL，加熱前注射器活塞至少應調整到 mL以上〔填整數(shù)〕。該試驗中利用銅絲加熱會不會影響測量結果？你的看法是 。8、某興趣小組開展“測定密閉容器中某種氣體的體積分數(shù)”的探究試驗。11所示裝置，用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的體積分數(shù)。【試驗2】按圖2所示裝置，在集氣瓶內壁用水均勻涂附鐵粉除氧劑〔其中關心成分不干擾試驗銹蝕原理測定空氣中氧氣的體積分數(shù)。試驗1中，紅磷燃燒的主要現(xiàn)象是 。紅磷熄滅后，集氣瓶冷卻至室溫，翻開K，水能倒吸入集氣瓶的緣由是 。為提高試驗的準確性，以上兩個試驗都需要留意的事項是 〔寫一點〕。試驗過程中連接數(shù)字傳感器測得試驗1、試驗2中氧氣的體積分數(shù)隨時間變化的關系分別如圖3、圖4所示。依據(jù)圖3，圖4信息， 〔填“試驗1”或“試驗2”〕的測定方法更準確，推斷依據(jù)是 。結合你的學習閱歷，假設要查找紅磷或鐵粉除氧劑的替代物，用圖1或圖2裝置測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，該替代物應滿足的條件是 〔寫兩點〕。【試驗3】測定用排空氣法收集到的集氣瓶中二氧化碳的體積分數(shù)。甲同學設計圖5所示裝置進展測定濃NaOH溶液的作用是 〔用化學方程式表示。乙同學提出，僅利用圖6所示裝置，在不添加其他試劑的前提下，也能測得集氣瓶中二氧化碳的體積分數(shù)。為到達試驗目的，操作方法是 。9、興趣小組對測定空氣中氧氣含量的試驗進展了回憶和探究?！驹囼灮貞洝俊?〕試驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量，寫出紅磷燃燒的化學方程式，觀看到的現(xiàn)象是 ；〔2〕興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常低于五分之一，可能的緣由是①裝置漏氣②，裝置內氧氣有剩余；…試驗前的體積試驗后的體積集氣瓶內空氣燒杯內蒸餾水燒杯內剩余蒸餾水120.0mL90.0mL試驗前的體積試驗后的體積集氣瓶內空氣燒杯內蒸餾水燒杯內剩余蒸餾水120.0mL90.0mL65.0mL請寫出利用上述數(shù)據(jù)計算出空氣中氧氣含量為〔準確到0.1%〕 ?！窘Y論與反思】通過上述試驗探究，選擇鐵粉、炭粉、氯化鈉和蒸餾水進展試驗，可較為快速地完成試驗并減小試驗誤差。10、有關空氣組成的爭論與覺察對化學的進展做出了重要奉獻。Ⅰ．拉瓦錫的爭論：用加熱汞的方法測定空氣中氧氣的含量如圖112天后，覺察有一局部銀白色的液態(tài)汞變成紅色粉末，容器內空氣體積削減了約五分之一。收集汞外表生成的紅色粉末〔氧化汞〕，置于另一容器內強熱得到了汞和氧氣，且氧氣的體積恰好等于原來密閉容器里所削減的空氣體積。上述試驗中，使用汞的優(yōu)點有 。A．汞為液態(tài)，在加熱的條件下只與氧氣反響且生成物為固體B．時間足夠長，能將密閉裝置中的氧氣幾乎耗盡C．試驗過程中沒有污染D．生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣繼拉瓦錫爭論后，英國科學家瑞利經(jīng)屢次試驗覺察：從空氣分別得到的氮氣密度總是略大于純潔氮氣密度。造成這一差異主要與空氣中的 相關。Ⅱ．興趣小組A的試驗：用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量〔如圖2所示〕用酒精燈點燃燃燒匙中過量的紅磷，觀看到的現(xiàn)象有 ，并放出大量的熱。寫出該反響的化學方程式： 。該興趣小組同學經(jīng)屢次試驗覺察：當反響停頓并恢復至室溫，用氧氣濃度傳感器測得廣口瓶內始終有8%左右的氧氣殘留請分析紅磷燃燒無法耗盡氧氣的緣由是 〔已排解操作緣由引起的試驗誤差〕。Ⅲ．興趣小組B的試驗：用鐵生銹原理測定空氣中氧氣含量〔如圖3所示〕。測得試驗數(shù)據(jù)如表：測量測量工程試驗前燒杯中水的體積試驗后燒杯中剩余水的體積集氣瓶〔扣除內容物〕和導管的體積體積/ml80.049.0150.0依據(jù)表中數(shù)據(jù)，計算試驗測得的空氣中氧氣的體積分數(shù)是 〔計算結果準確到0.1%〕。該試驗中NaCl溶液的作用是 。11、某爭論小組用如下圖裝置，探究能否用鎂條代替紅磷測定空氣中氧氣含量。【提出猜測】猜測1：可以代替，由于鎂條與氧氣反響后不會產(chǎn)生氣體猜測2：不能代替，由于鎂條可能會與空氣中的其他成分發(fā)生反響【進展試驗】步驟步驟試驗操作試驗現(xiàn)象Ⅰ捂集氣瓶，一段時間后，松開手一段液柱Ⅱ入集氣瓶中，塞好塞子 剩余固體為白色帶狀物還夾雜著極少量淡黃色的固體Ⅲ冷卻至室溫，翻開止水夾五分之二五分之二【解釋與結論】步驟Ⅰ的試驗目的是 。步驟Ⅱ中，關閉止水夾的目的是 。依據(jù)試驗現(xiàn)象中的 〔寫一個即可〕可以推想猜測2成立。①【連續(xù)探究】經(jīng)查閱資料得知氮化鎂〔MgN〕為淡黃色的固體，于是小晴猜測鎂條還可能會與空氣中3 2的 發(fā)生反響；②【設計試驗】她設計試驗方案證明自己的猜測 ；③【試驗結論】鎂條與氮氣反響的化學方程式為： ；④【反思與評價】通過上述探究活動，你對燃燒有什么的生疏？ 。參考答案1、解：【試驗一】〔1〕交替緩慢推動兩個注射器活塞的目的是：使空氣中的氧氣充分反響；故填：使空氣中的氧氣充分反響；〔2〕題干已經(jīng)說明冷卻時是問了，所以造成該試驗消滅誤差的緣由可能是參加銅絲量太少，故填：②；【試驗二】〔1〕空氣主要是由氮氣和氧氣組成的，氧氣不消耗，剩余的主要是氮氣；故填：氮氣；〔2〕本試驗也表達了氮氣難溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒的性質；故填：難溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒；【試驗三】〔1〕20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，假設活塞20mL〔2〕由于氧氣約占空氣體積的五分之一，所以該試驗操作所能消耗的氧氣體積為：25mL×1/5=5mL，燃燒完畢，試管冷卻后再松開彈簧夾，會觀看到注射器的活塞向左移動至刻度10處停頓；故填：注射器的活10mL2、解：〔1〕試驗開頭時應先檢查裝置氣密性，連接裝置后且其氣密性良好，假設將注射器向內推，可觀看到氣球變大；故答案為：大；加熱試管底部，紅磷被引燃，說明燃燒不能缺少的一個條件是：溫度到達著火點，足量的紅磷在試管中未能全部燃燒，說明試管內剩余氣體具有的化學性質為不支持燃燒或不與紅磷反響；磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，配平即可；故答案為：溫度到達著火點；不支持燃燒或不與紅磷反響；4P+5O2 2P2O5；試驗完畢后，停頓加熱，待試管冷卻至室溫，將氣球內的氣體全部擠入注射器內，待注射器活塞穩(wěn)定后，讀取注射器內剩下氣體的體積為30mL氧氣，使試驗結果更準確；此試驗與課本試驗比較的優(yōu)點為：誤差小或無污染；故答案為：30；充分耗盡空氣中的氧氣，使試驗結果更準確；誤差小或無污染；3、解：〔1〕如圖1所示裝置和藥品進展試驗，冷卻至室溫后翻開止水夾，可觀看到水進入集氣瓶至第一刻度處；假設觀看到結果小于預期值，則可能是由于紅磷缺乏，裝置漏氣，沒有冷卻至室溫就翻開止水夾等。故填：水進入集氣瓶至第一刻度處；紅磷缺乏，裝置漏氣，沒有冷卻至室溫就翻開止水夾等。〔2〕20mL10mL刻度處，并按上讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)；消耗氧氣體積：45mL×1/5=9mL10mL1mL故填：③①②④；1。4〔〕①故填：產(chǎn)生白煙。②待裝置冷卻到室溫翻開止水夾，水進入集氣瓶約占集氣瓶中空氣總體積的五分之一。故填：水進入集氣瓶約占集氣瓶中空氣總體積的五分之一。假設用鐵絲代替紅磷測定空氣中氧氣的含量，小明同學認為不行以，其緣由是鐵在空氣中不能燃燒。故填：鐵在空氣中不能燃燒。假設用木炭代替紅磷，小麗同學認為也不行以，其緣由是木炭燃燒生成二氧化碳，導致水不能進入集氣瓶。故填：木炭燃燒生成二氧化碳，導致水不能進入集氣瓶。造成此現(xiàn)象的緣由可能是空氣中的氮氣、氧氣都能和鎂反響。故填：空氣中的氮氣、氧氣都能和鎂反響。假設用燃燒法測定空氣中氧氣含量，在藥品的選擇或生成物的要求上應考慮的是：反響物是固體，只能和氧氣反響，生成物是固體。故填：反響物是固體，只能和氧氣反響；生成物是固體。5〔〕步驟①中進展充分振蕩的目的是：為了使氧氣充分反響；故答案為：為了使氧氣充分反響；第3次試驗空氣中氧氣的體積分數(shù)= ；故答案為：20.7%；小明設計的試驗與課本上的試驗相比，優(yōu)點是：不需要加熱，節(jié)約能源；操作簡便等；故答案為：不需要加熱，節(jié)約能源或操作簡便等；塞橡膠塞測量結果最準確的是：當試管中的液面不再上升時，塞橡膠塞測量結果最準確；故答案為：當試管中的液面不再上升時，塞橡膠塞測量結果最準確；6〔1〕鐵銹〔氧化膜；空氣中氧氣的體積=1cm2×4.1cm=4.1cm3=4.1mL，氧氣的體積分數(shù)=，故答案為：20.5；pH6.0～6.5pH=2時，沒有觀看到穩(wěn)定液柱形成的緣由是：用鐵粉代替鐵釘或在較高的環(huán)境溫度下試驗等〔合理即可；pH等于2時酸性較強，鐵與酸反響產(chǎn)生H2鐵的外形等〔合理即可6.0～6.；用鐵粉代替鐵釘或在較高的環(huán)境溫度下試驗等〔合理即可pH等于2時酸性較強，鐵與酸反響產(chǎn)生H導致裝置內壓強較大；27〔〕測量試管的容積時，可以先裝滿水，然后將水倒入量筒中進展測量；但是白磷在燃燒過程中會放出熱量導致氣體的體積膨脹，所以至少要放在12ml處；〔3〕試驗中利用銅絲加熱，不會影響測量結果，盡管銅絲會消耗掉肯定氧氣，但是試驗的目的就是為了消耗氧氣，并且生成物是非氣體物質；〔〕把試管裝滿水，然后把水倒入量筒中測量21〕氣，但是試驗的目的就是為了消耗氧氣，并且生成物是非氣體物質；8〔〕試驗1K，水能倒吸入集氣瓶的緣由是：氧氣被消耗，集氣瓶內氣體壓強小于大氣壓。為提高試驗的準確性，以上兩個試驗都需要留意的事項是裝置的氣密性要良好等。12中氧氣的體積分數(shù)隨時間變化的關系分別如圖34342測定方法更準確，推斷依據(jù)是：反響后，試驗1集氣瓶內8.6%2集氣瓶內氧氣幾乎要耗盡。用圖1或圖2裝置測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，該替代物應滿足的條件是能夠和氧氣反響，生成物不是氣體；〔5〕二氧化碳與氫氧化鈉反響生成了碳酸鈉和水，化學方程式是：2NaOH+CO=NaCO+HO；2 2 3 2〔6〕由于密封裝置內輕體的壓強隨溫度的降低而減小，為到達試驗目的，操作方法是用冰水冷卻集氣瓶，翻開K，瓶內為溫度降低，壓強減小，氫氧換鈉溶液被吸入，吸取了二氧化碳，可以測定出集氣瓶中二氧化碳的體積分數(shù)?！病场逞b置的氣密性要良好?！?〕2；反響后，試驗18.6%2集氣瓶內氧氣幾乎要耗盡〔4〕能夠和氧氣反響，生成物不是氣體〔2NaOH+CO=NaCO+HO〕用冰水冷卻集氣瓶，翻開。2 2 3 29、解：〔1〕磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，配平即可；觀看到的現(xiàn)象是：放出白煙，放熱，生成白色固體；故答案為：4P+5O2 2P2O5；放出白煙，放熱，生成白色固體；〔2〕興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常低于五分之一，可能的緣由是：①裝置漏氣；②紅磷的量不足；③沒有冷卻到室溫就讀數(shù)等；利用上述數(shù)據(jù)計算出空氣中氧氣含量=故答案為：紅磷的量缺乏；20.8%；10、解：〔1〕A．汞為液態(tài)，在加熱的條件下只與氧氣反響且生成物為固體，正確；B．時間足夠長，能將密閉裝