八年级科学下册专题二测空气中氧气体积分数

八年级科学专题二测空气中氧气体积分数 专题二 测定空气中氧气体积分数的实验方法 一、 实验原理 空气是由氧气和氮气等多种气体组成的，为了测定空气中氧气的体积分数，可以选择某种能与空气中氧气反应而不与空气中氮气及其他气体反应的固体物质(如红磷、汞、铁、铝)，利用氧气与该物质反应后生成固体物质，使密闭容器中气体体积减小(减小的体积即为氧气的体积)，气体压强减小，引起水面发生变化，从而确定空气中氧气的体积分数。 二、 实验步骤 ? 连接装置:在集气瓶口连接一个双孔胶塞，一孔插燃烧匙，另 一孔插导管(配有弹簧夹)，导管另一端伸入盛有水的烧杯中， 如图所示。 ? 检查气密性:把导管的一端放入水中，两手紧握集气瓶外壁， 如果在导管口有气泡冒出，松开两手，使它冷却，导管中形 成一段水柱，则证明气密性良好。 ? 在集气瓶内加少量水，并做上记号，把剩余的容积用记号划分成5等份。 ? 点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶中，并把塞子塞紧。 ? 待红磷熄灭并冷却至室温后，振荡集气瓶，打开弹簧夹。 三、 实验现象 ? 红磷燃烧，有大量白烟生成。 ? 集气瓶内的水面上升。 四、 实验结论 点燃红磷，氧气,,,,五氧化二磷? 红磷燃烧的文字达式: ? 集气瓶内的水面上升，说明空气中的氧气被消耗掉了。 五、 测定空气中氧气体积分数的实验与评价 (1) 红磷燃烧消耗完氧气后，不能继续燃烧，说明氮气不能支持燃烧;集气瓶中水 面上升1/5后不再上升，说明氮气不溶于水;空气是无色无味的气体，说明氮 气、氧气都是无色无味的气体。 (2) 实验成功关键: ? 装置不能漏气; ? 集气瓶中预先要加少量水(防止高温熔融物落入瓶底使瓶底炸裂); ? 红磷点燃后要立即伸入集气瓶中，并塞紧胶塞; ? 待红磷熄灭并冷却后，再打开弹簧夹。 (3) 不能用木炭代替红磷做上述实验，原因是木炭燃烧产生的二氧化碳是气体，集 气瓶内气体压强基本没有变化(二氧化碳在水中极少量溶解)，不能很好地测出 氧气的体积。二氧化碳易被氢氧化钠溶液吸收，所以若用氢氧化钠浓溶液代替 水时，可用木炭、硫粉代替红磷做该实验。 (4) 进入瓶中水的体积一般小于瓶内空间的1/5的可能原因是: ? 红磷量不足，使瓶内氧气未耗尽; ? 胶塞未塞紧，使外界空气进入瓶内; ? 未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内水的体积减小; ? 本实验条件下，氧气浓度过低时，红磷不能继续燃烧，瓶内仍残余少量氧气。 1( 用来测定空气成分的方法很多， 右图所示的是用红磷在空气中燃烧的测定方法。实验 过程是: 第一步:将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。 第二步:点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。 红磷 第三步:待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸水 入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的 1/5。 请回答下列问题: (1)集气瓶中剩余的气体主要是 。 (2)实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5，你认为导致这一结果的原因可能是 、 。 (3)某同学对实验进行反思后，提出了改进方法(如图2 所示 )，你认为改进后的优点是: 太阳光 红水 磷 ?????????? ??? ??? 2( 如右图所示，甲、乙两个气密性良好的干燥 集气瓶中都充满了空气。甲、乙瓶中的燃烧匙内 分别放有足量的红磷和炭粉，a、b为止水夹。分 别点燃红磷和炭粉，充分燃烧后，恢复至室温， 同时打开a、b，则烧杯中的水先可能进入 A(甲瓶 B(乙瓶 C(同时进入甲、乙瓶 D(无法判断 3( 科学课上做“用红磷燃烧测定空气中氧气的体积分数”的实验时，由于红磷燃烧生成的PO对人体有一定危害，小明改用氢气燃烧来测定空气中氧气的体积分数，设计的实验装25 置如右图所示。实验时用夹子B夹住橡胶管，打开夹子A，点燃纯净的氢气并迅速插入甲瓶中，使氢气在甲瓶中燃烧。 (1)当氢气燃烧的火焰刚好熄灭时，对夹子的操作应是 ? 。 (2)实验测得甲瓶中氧气的体积远小于瓶中空气体积的l,5，写出一 种可能的原因: ? 。 (3)有同学提出，若用CO取代H，进行如上操作也能完成氧气体积2 分数的测定。你是否认同并简要说明理由: ? 。 4( 下面是测定空气中氧气体积含量的两个实验。 实验1:在集气瓶内预先装少量水，余下的容积5等分，做 好标记，在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装足量的红磷，用弹簧夹 夹紧乳胶管，点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶内，塞紧橡 皮塞(如右图1)。待红磷熄灭并冷却到室温后，打开弹簧夹。 实验2:将试管的容积5等分，做好标记。在试管中加入一 小块(足量)白磷，用橡皮塞塞紧管口，将试管放入热水中，使 白磷燃烧。等白磷熄灭并冷却到室温后，将试管倒立于盛有室温 下水的水槽中(如右图2所示)并在水中将橡皮塞取下。 (1)写出红磷燃烧的化学方程式:______________________________ (2)实验2中，在水中而不在空气中取下橡皮塞的原因是_________________________ (3)从测定结果分析，上述实验中效果较好的是哪一个,写出另一个实验的两点不足。 _________较好，______________________，_______________________。 5( 某研究性学习小组设计了如图所示的定量测定装置，其中B是圆筒状玻璃容器(带密封盖子)，上面标有以厘米为单位的刻度，其他夹持装置已略去。小玲同学用这套装置按下列操作过程探究空气中氧气的体积分数: ?查装置的气密性。 ?容器A、B中加入水，使B中的液面在15cm处。 ?将过量的铁粉平铺在电热板上，盖好容器。 ?通电加热铁粉，待充分反应后，冷却到原来的状况，调整A的 高度使容器A、B中的液面保持水平，记录液面刻度。 请回答下列问题: (1)在操作?中检查装置气密性的最佳方法是 。 ?双手握住B容器，观察A中液面是否上升 ?双手握住B容器，观察A中是否有气泡产生 ?调整A的高度，观察A、B中的液体是否出现液面差，且保持不变 (2)该反应中，铁粉发生了 反应。(填“氧化”或 “还原”) (3)在该同学的实验中，下列物质能代替铁粉的有 。(?红磷 ?木炭 ?铜粉 ?硫粉) (4)操作?结束时，装置B中的液面最接近的刻度是 。 6( 某同学可用如图实验粗略测定空气中氧气的体积分数，图中烧杯上方玻璃管(预先固定好)，中部有一可滑动的活塞，活塞左端管内有密封的空气，活塞右端的玻璃管口与空气连通，实验开始前活塞处在刻度为5cm处。 (1)烧杯中加入适量的水，与生石灰反应的目的是 ; (2)可观察到玻璃管内发生的现象是白磷(足量) ;活塞向 (填左或右)移动;实验结束后恢复到常温，活塞停在约 cm处，据此可得出结论是 。 7( “空气中氧气含量的测定”有多种方法。甲生设计了如图1如示的实验:在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温，打开铁夹，水注入集气瓶。回答下列问题: (1)反应结束后，打开铁夹，水自动注入集气瓶的直接原因是 ?(2)乙生也设计了一个如图2所示的实验方案，装置和 操作同甲类似，只不过用硫粉代替了红磷，并增加了滴管。 要使实验成功，乙在滴管中应加入 溶液。并反应后滴入，写出该溶液发 生反应的化学方程式 . (3)若空气中氮气也能和红磷反应，能否用该方法来测定 空气中氧气的含量, (4)丙生想利用氧气和某种金属的反应，来测定空气中的氧气含量。他选择利用下列仪器、药品:?带瓶塞的l000ml烧瓶?电子天平(称量精度为0.01克)?酒精灯?某种金属粉末。他的实验步骤如下:准确称量某种金属粉末的质量(足量)，将其放入烧瓶，塞紧瓶塞，放置一段时间后，倒出烧瓶中粉末，并称其质量。写出丙生的实验思路 8( 某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验(见图I)进行了大胆改进，设计图(?)(选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器)实验方案进行，收到了良好的效果。请你对比分析下面图I、图?实验，回答下列有关问题: (1)指出实验中A、B仪器的名称:A 、B 。 (2)图I实验中发生反应的化学方程式为 。 (3)图?实验的操作步骤如下: ?点燃酒精灯。 ?撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹。 ?将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图?中所 示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管。 ?读取注射器活塞的数据。 你认为正确的实验操作顺序是 (填序号)。 (4)图?实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为 mL刻度处才停止。 (5)对照图?实验，你认为图I实验有何不足之处,(回答一点即可) 9( 某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究:(简单，即前面的综合) [集体讨论]: (1)讨论后同学们认为，选择的药品既要能消耗氧气，又不会跟空气中的其它成分反应，而且生成物为固体。他们应该选择(填编号) ， (( A(蜡烛 B(红磷 C(硫粉 为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证 。 水 水 A B A (2)小组同学共同设计了如上图的两套装置， 你认为合理的是(填编号) 。 (( 为了确保实验的成功，在装药品之前应该 。 [分组实验] 在讨论的基础上，他们分组进行了实验。 [数据分析] 实验结束后，整理数据如下:(注:集气瓶容积为100mL) 组 别 1 2 3 4 5 6 进入集气瓶中20 21 19 20 22 18 水的体积(mL) (3)通过对实验结果的交流，大多数同学都验证出氧气约占空气体积的 。 通过实验还可以推断集气瓶中剩余气体的性质是 。 [实验拓展] ?(4)小组的同学做完实验后又尝试用木炭重新做了以上实验，发现水几乎没有进入集气 瓶。经讨论，同学们一致认为如果事先在集气瓶内注入少量 溶液来吸收 气体，实验也能取得较好的效果。 (5)某同学对实验进行反思后，提出了改进方法(图2所示)，你认为改进后的优点是: 。 (6)最后瓶内剩余气体的主要成分是 。