测定空气中氧气的含量

实验情境

蜡烛为什么能在密闭钟罩里烧一会儿就熄灭？空气里究竟有多少氧气支持燃烧？用红磷在集气瓶里燃烧的办法，让水面上升告诉我们答案。

实验目标

• 测定空气中氧气的体积分数实验原理红磷燃烧消耗氧气，反应为，过量的红磷燃烧时基本上耗尽了集气瓶内空气中的氧气，使瓶内气体减少，压强减小
• 打开止水夹后，大气压将烧杯里的水压入集气瓶中
• 进入集气瓶中水的体积就是集气瓶内被消耗的氧气的体积
• 实验用品烧杯、集气瓶、导管、燃烧匙、弹簧夹、乳胶管、橡胶塞
• 红磷、水实验装置实验步骤 1．如图连接好装置，检查装置的气密性
• 2．在集气瓶中装少量的水，并将水面上方空间分为五等份，用弹簧夹夹紧橡皮管
• 3．点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入集气瓶内并塞紧瓶塞，观察红磷燃烧的现象
• 4．待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，观察实验现象及水面的变化情况
• 实验现象红磷燃烧放出热量、产生大量白烟
• 冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，集气瓶中的水面上升，约占集气瓶内气体体积的
• 实验结论空气中氧气的体积约占空气体积的
• 误差分析 1．小于 （1）红磷量不足，氧气不能耗尽
• （2）装置漏气，冷却过程中使装置外的空气进入
• （3）未冷却至室温就打开弹簧夹，装置内气体温度偏高，压强偏大
• 2．大于 （1）弹簧夹没有夹紧，红磷燃烧时集气瓶内气体因受热沿导管逸出
• （2）点燃燃烧匙内红磷后，燃烧匙伸入集气瓶过慢，使装置内气体受热逸出
• 核心考点 1．药品选择 （1）能在空气中燃烧且只与空气中的氧气反应
• （2）生成物不是气体（最好是固体），或生成的气体可被液体吸收
• 常见题型： ①不能用“木炭＋NaOH溶液”代替“红磷＋水”：若木炭不足，则不能完全消耗集气瓶内的氧气
• 若木炭充足，会有CO产生，NaOH 不能吸收CO
• ②不能用铁粉代替红磷：Fe在空气中不能燃烧
• ③不能用镁代替红磷：Mg还可与空气中的反应，造成干扰
• ④能不能用“硫磺＋NaOH溶液”？ 2．命题中实验装置改进 （1）A、B、C、D四个改进装置整个实验过程均在密闭环境中进行，加热方便、误差小
• （2）E、F装置均属于对实验药品的改进，针对铜丝和粗铁丝与氧气反应消耗氧气的原理来测定空气中氧气的含量
• 3．异常现象分析：实验中发现最终水面停在约1/10处
• 可能的原因：持续燃烧时，氧气浓度减小，氧化速率减慢，当燃烧放出的热量不足以维持温度在可燃物着火点以上时，燃烧停止，故利用燃烧除尽空气中氧气较难实现
• 改进：可改用易燃的白磷，但白磷有毒，取用时要小心
• 利用压力传感器测定空气中氧气的含量 1．实验装置及压强变化曲线时间/s图中气压变化的主要原因： （1）A点为标准大气压
• （2）BC段：红磷燃烧放热，集气瓶内空气受热膨胀，使瓶内气压瞬间增大
• （3）CD段：集气瓶中的氧气被红磷燃烧消耗，使瓶内气压迅速减小
• 待燃烧结束冷却至室温，压强降至D点
• （4）DE段：打开止水夹，烧杯中的水迅速进入集气瓶中，瓶中气压迅速上升至E点
• （5）F点压强小于A点，原因：集气瓶内导管口与烧杯内水面不相平，玻璃导管内存在一定液柱高差，致使反应结束后瓶内气压稍低于大气压
• 实验突破 1．用如图装置可验证空气中的含量
• 将粗铁丝加热，迅速伸入试管引燃红磷，同时塞紧胶塞，反应停止，待冷却至室温后打开弹簧夹
• 下列说法不正确的是 A.试管内产生大量白烟B.活塞最后移动至10mL处C.红磷燃烧后试管内剩余气体只有? D.该装置可通过推拉注射器活塞检查装置气密性要点1．B．氧气约占空气体积的五分之一，活塞最后移动至： 2．用如图所示装置测定空气中氧气的含量
• （1）A容器的名称
• 测定空气中氧气含量时所用物质是红磷，写出红磷燃烧的文字表达式
• （2）通过实验得出空气是由氮气和氧气组成的这一重要结论的科学家是
• （3）点燃红磷，迅速伸入集气瓶内并塞紧橡胶塞，这时看到现象是 ，冷却至室温，打开止水夹，会观察到的现象是
• （4）红磷在集气瓶中燃烧后，集气瓶中剩余的主要气体是 ，依据实验推出剩余气体的一点物理性质
• （5）此实验中，实验测定结果往往小于，其原因可能是 （写出一点即可）
• （6）测定空气中氧气含量的实验能否用木炭代替红磷 （填“能”或“否”），为什么？
• 3．用下图所示实验装置测定空气中氧气的含量
• 结合图示回答下列问题： 实验I：图1是课本上的实验装置，利用红磷燃烧法测定空气中氧气的含量
• 图1图1 图2 （1）该实验中红磷稍过量，目的是
• （2）红磷燃烧的化学方程式为 ，在整个实验过程中集气瓶内压强的变化为
• （3）下列有关该实验的说法中，正确的是
• A.红磷点燃后，燃烧匙缓慢伸入集气瓶会导致测量结果偏大B.装置未冷却至室温就打开弹簧夹立即读数，导致测量结果偏大C.冷却过程中有空气进入集气瓶，导致测量结果偏小D.该实验可以说明空气是混合物 （4）实验前广口瓶内空气体积为V，烧杯中水的体积是，实验后烧杯中剩余水的体积为，则空气中氧气的体积分数的表达式为 （用V、表示）
• 实验II：图2是改进后的实验装置，利用足量的铜粉加热测定空气中氧气的含量
• （5）与图1实验相比，图2实验的优点： （任答一点即可）
• （6）图2实验中，为了使氧气反应更充分，实验中采取的措施合理的是 （填序号） A.铜粉平铺在玻璃管中B.反复推拉注射器的活塞C.增加铜粉的质量实验III：为了帮助同学们理解图1实验原理，利用传感器技术实时测定了图1实验过程中压强变化情况，如图3所示： 图3实验过程中广口瓶内压强变化曲线 （7）解释图3中BC段气压变化的原因是
• CD段气压变化的原因是
• 导致DE段气压变化的实验操作是
• 要点2．（5）此实验中，实验测定结果往往小于1/5，导致实验结果偏小的原因红磷的量不足（氧气没有消耗完全，水倒流入集气瓶的体积不足五分之一，导致实验结果偏小），装置漏气（燃烧冷却后瓶内气压小于大气压有部分空气进入瓶中弥补了消耗的氧气，水倒流入集气瓶的体积不足五分之一，导致实验结果偏小），装置没有冷却至室温就打开止水夹（气体受热膨胀，水倒流入集气瓶的体积不足五分之一，导致实验结果偏小）
• （6）测定空气中氧气含量的实验不能用木炭代替红磷，因为木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，不能形成压强差，不能用于测定空气中氧气的含量

实验器材与材料

实验原理

实验步骤与现象

高频翻车现场

【1+1教育避坑提醒】实验操作中最容易做废、最容易被扣分的关键点：

实验结论

红磷燃烧消耗瓶内氧气生成五氧化二磷固体，冷却后瓶内气压减小，水面上升约占瓶内空气体积的1/5，说明氧气约占空气体积的1/5。

实验考点小结与出题概率

注：以上数据基于浙江省名校初中月考、期中、期末以及浙江省中考真题统计分析。

常见问题