中考化学复习指导：聚焦空气中氧气体积含量的测定

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1、测定空气屮氧气的含量是初屮化学的第一个定量实验，也是中考化学的命题热点，旨在考查学生的基础知识、实验能力和创新能力。现根据反应原理进行分类探讨，助力学生中考。一、红磷(或白磷)燃烧型例1为验证空气中氧气的体积分数，小明按图1中甲所示的装置进行了多次实验，发现每次测得的氧气体积分数总是远小于21%,他认为误差主要由实验装置造成，于是改用乙装置进行实验。步骤如下：上止水夹水一左①连接装置并检查气密性。②在量筒内加入100mL的水。③在广口瓶中加入少量水，使瓶内空气体积为250mL。④在燃烧匙内放入过量

2、的红磷，寒紧瓶寒，关闭止水夹，接通电源使电烙铁发热，点燃红磷后，断开电源。⑤燃烧结朿并充分冷却后，打开止水夹，待量筒内水面不再下降时，记录量筒内水的体积为65mLo(1)小明按甲装置进行实验时，该如何检查装置的气密性?o(2)与装置甲相比，装置乙中使用电烙铁可以减小实验误差，其原因是。(3)根据本实验数据，计算出空气屮氧气的体积分数为■小明发现，测量结果与真实值仍有较大差距，查阅资料发现，引起本实验的误差除装置外，还与可燃物的性质有关。解析:该题注重课木实验的改进，“源于课本，尚于课本”，重点考查

3、学生的思维能力和创新能力。(1)检查此装置的气密性时，可将导管一端插入水中，用手紧握广口瓶外壁，观察水屮的导管口是否有气泡冒出，如果有气泡冒出，则说明装置气密性良好。（2）装置乙屮使用电烙铁在密闭的集气瓶中点燃红磷，避免了瓶内空气外逸而造成的实验误差。（3）量筒内减少的体积为氧气的体积，氧气的体积为100mL-65mL=35rnL,则空气中氧气的体积分数为35mLx100%=14%o250mL答案:（1）将导管一端插入水中，用手紧握广口瓶外壁，观察水中的导管口是否有气泡冒出，如果有气泡冒出，则说明

4、装置气密性良好（2）无需打开瓶塞点燃红磷，避免了瓶内空气外逸（3）14%二、铜粉（或铜丝）加热型例2实验设计是化学实验的重要环节。请根据下列实验要求回答相关问题。【活动与探究】定量测定空气中氧气的含量（装置如下）：装置一装賈二（1）实验屮反应的原理为（用化学方程式表示）装置一比装置二更合理，理由是0（2）根据表格提供的实验数据，完成下表。硬质玻璃管中空气的体积反应刖注射器中空气的体积反应后注射器中气体的体积实验测得空气中氧气的体积分数30mL20mL12mL（3）定量实验操作中易产生误差，如果反应

5、前气球中存在气体（其量小于注射器内的空气），而实验后冷却至室温，将气球内的气体全部挤出读数，将导致实验测得结果（填“偏小”“偏大”或“无影响”）。解析:本实验设计既改进了实验装置，又改进了反应原理，题冃难度很大，只有具备扎实的基本功、填密的思维能力才能顺利解答。（1）实验中反应的原理是铜与氧气在加热的条件下反应生成氧化铜。装置-与装置二相比，装置一中的气球在玻璃管的后部，更易让空气流通，使氧气与铜能充分反应。(2)注射器内气体减少的暈就是氧气的体积，则实验测得空气中氧气的体积分数为20mL~12m

6、Lxl00%=16%o(3)根据(2)中的公式可知，实验后冷30mL+20mL却至室温，将气球内的气体全部挤出读数，则反应后注射器屮的气体的体积增大，从而导致实验测得结果偏小。答案:(1)2Cu+O9=2CuO装置一中氧气与铜的反应更充分20mL水一tS=XJ容积为250mL的玻璃瓶(2)16%(3)偏小三、铁粉(或铁丝)生锈型例3暖宝宝贴(主要成分为铁粉、木炭、食盐)的热量来源于铁粉的氧化，小涛同学设计使用暖宝宝贴来测定空气屮氧气的含暈。实验开始前的装置如图3所示，实验后从量筒中流入玻璃瓶(容积

7、为250mL)中的水的体积为45mL(铁粉生锈消耗的水忽略不计)。下列说法错误的是()••A.实验前必须检查装置的气密性B.通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数为18%C若实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足D必须等温度计的读数恢复至实验前的温度后才能记录量筒内剩余水的体积解析:本题巧妙地将铁粉生锈运用于空气中氧气含量的测定，能够考查学生的知识迁移能力。如果装置漏气，会使进入的水偏少，测定的结果偏小，所以实验前必须检查装置的气密性，A项说法正确;铁生锈消耗氧气，使装置内

8、的气压减小，进入水的体积就是消耗氧气的体积，集气瓶内空气的体积是250mL-20mL=230mL,进入水的体积是45mL,因此氧气的体枳分数为45mLX100%=19.6%,B项说法错误;发热剂的量必须足量，因为只有230mL足量的发热剂才能把氧气消耗完，使结果准确，若暧宝宝贴的使用数量不足，会导致测得的结果偏低，C项说法正确;必须等装置冷却，即温度计的读数恢复至实验前的温度后才能记录量筒内剩余水的体积，否则集气瓶中的气体处于热胀状态，内外压强差小，松开弹簧夹后进入集气瓶中水的体积