测定空气组成实验设计题探究

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1、测定空气组成实验设计题探究吴孙波例题：（2001年哈尔滨市中考题）如图1所示，为测定空气中氧气的休积含量，将钟罩放入盛水的水槽中，将钟罩内水而以上的容积分为5等份。在燃烧匙内盛有过量的红磷，用酒精灯点燃后，立即插入钟罩内，同时塞紧橡皮塞。请说出观察到的现象、原因及结论。图1解析：此题以课本中的实验为情景设计的。答案为：现象：产牛大量白烟，水血约上升至刻度1处。原因：红磷燃烧消耗氧气，生成五氧化二磷固体。钟罩内压强变小，外界大气压大于钟罩内气压，水被压入钟罩内。结论：氧气约占空气体积的丄。5拓展1：（1999年宜昌市中考题）如图2所示，在A瓶的燃烧匙中放入适量的白磷，

2、片刻后出现的现象是o实验停止后打开止水夹K,可观察到的现象是o水图2解析：白磷在空气中能自燃，会与瓶中丄的氧气化合生成五氧化二磷，使瓶中的气体减少，气压减小。燃烧完毕后打开止水夹K时，水会流入A瓶中，至刻度1附近。拓展2：（1999年黑龙江省初赛题）使过量的磷和木炭在盛有空气的等体积的A、B两瓶中同时燃烧（如图3所示）。试回答：（1）燃烧停止并冷却，打开止水夹a和b后，观察到的现象是o（2）发生上述现象的原因是。（3）燃烧实验可验证的结论是,解析：空气是混合物，其中氧气约占空气体积的1/5,氮气约占4/5。物质燃烧，消耗了氧气而留下了氮气。若可燃性物质•氧气反应的产

3、物是固体（如P2O5）,则冷却后瓶中将吸入约占瓶体积1/5的水；若产物是气体（如C02）,且产物体积与消耗氧气的体积大体相等，这样瓶内气体压强与外界大气压也大体上相等，则水不能被压入瓶中。答案为：（1）A瓶有水进入，进入瓶中的水约达到瓶体积1/5；B瓶无变化。（2）A瓶压强减小，B瓶压强不变。（3）燃烧证明了空气中有氧气，上述现象验证了氧气体积约占空气体积的1/5的结论。拓展3：（1999年南京市中考题）某同学用图4所示的装置粗略地测定空气中氧气的体积分数。图小烧杯上方玻璃管（预先固定好）中部有一可左右滑动的活塞，活塞左端管内密封有空气，活塞右端的玻璃管口跟空气连通

4、，实验开始前活塞处在刻度5cm处。（1）向烧杯内加入适量水，与生石灰反应的目的是（2）可观察到玻璃管内开始发生的现象为：①口磷（足量）；②活塞向（填左、右）移动。cm处，据此可得出的结（3）实验结束，恢复至常温，活塞应停在约论是o1234567—®JL•八•■•••—生扫叔图4解析：实验屮白磷足量，足以使玻璃管屮密封的氧气反应完。白磷燃烧后生成固体五氧化二磷，使玻璃管屮空气的体积和压力变化，导致活塞移动。答案为：（1）生石灰川来与水反应放出热，使白磷达到着火点而燃烧。（2）①口磷燃烧，口烟充满玻璃管中；②活塞向右移动。（3）恢复常温后，活塞停在4cm处，证明空气中氧

5、气约占空气体积的1/5。拓展4：（湖北赛题）某同学用图5所示的装置测定空气中氧气的体积分数。实验步骤是：（1）先用止水夹夹住橡皮管；（2）点燃燃烧匙里的红磷；（3）将燃烧匙插入广口瓶内，并塞上塞子；（4）燃烧完毕后，待瓶内温度快恢复至室温时打开止水夹。实验后发现，测定的氧气的体积分数低于21%。问：这可能是由哪些原因引起的？图5解析：从内因分析，红磷可能不足，未耗尽瓶中1/5的氧气。从外因分析，广口瓶的气密性不好，如塞子未塞紧，外界空气进入瓶内；反应后温度未恢复到室温，就急于打开瓶塞。使进入瓶内的水的体积减少；等等。拓展5：（2002年泉州市中考题）某学生为验证空气

6、中氧气的体积分数，进行实验（如图6所示）。燃烧匙里盛燃着的足量的硫，反应结束，冷却后，打开C夹，水不沿导管进入A瓶。请回答：（1）B容器的名称是o硫在A瓶中燃烧的化学方程式是（2）该实验失败的主要原因是o（3）若不改变原装置，要使实验成功，你的改进意见是o（4）若实验成功，进入A瓶里的水约可达到A瓶容积的,由此可证明空气屮氧气的体积分数约为o解析：（1）烧杯（2）A瓶中硫燃烧消耗的氧气与生成的二氧化硫气体体积相等，A瓶内压强与瓶外大气压相等，所以水不能进入A瓶。（3）若不改变原装置使实验成功，必须使A瓶内的压强变小，采用的方法是：反应产物是固体或气体产物被吸收。如把

7、燃着的硫换成点燃后的足量红磷或把水换成氧氧化钠浓溶液。（4）1/5,20%拓展6：（2002年人连市屮考题）我们已经知道，空气的主要成分是氮气和氧气。图7为测定空气中氧气含量的实验装置。这个实验除了可以得出“氧气约占空气体积的1/5”的结论外，你还可以得出有关氮气的性质的哪些结论？解析：此题属于创新题，课本中虽没有介绍氮气的有关性质，但同学们可通过与氧气相关性质进行比较得出氮气的相关性质。III“氧气约占空气体积的1/5”，可对比得出“氮气约占空气体积的4/5”；111“红磷易跟氧气发生反应”可对比得出“氮气很难跟红磷反应”,进而得出“氮气的化学性质不活泼”；由