中考化学总复习之专题一 空气中氧气含量的测定及氧气的制取-【敲重点】备战2020年中考化学一轮复习之核心考点透析(解析版).docx
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1、专题一 空气中氧气含量的测定及氧气的制取重点突破 空气中氧气含量的测定1、实验原理红磷在密闭容器中燃烧,消耗氧气生成五氧化二磷( P2O5 )固体,使密闭容器中的压强减小,在外界大气压的作用下,烧杯中的水进入集气瓶中,进入集气瓶中的水的体积即为消耗氧气的体积。红磷在密闭容器中燃烧,消耗空气中的氧气生成固体五氧化二磷,使密闭容器中的压强减小,在外界大气压的作用下,烧杯中的水被压入集气瓶,进入集气瓶内的水的体积约等于消耗氧气的体积。反应的化学方程式:4P+5O22P2O5。2、实验结论:空气中氧气的体积约占空气总体积的。3、实验装置4、实验步骤( 1 )在集气瓶内加入少量水,并将水面上方空间分为5
2、等份。( 2 )用弹簧夹夹紧胶皮管,点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入集气瓶中并塞紧橡胶塞,观察红磷燃烧的现象。( 3 )待红磷熄灭且装置冷却至室温后,打开弹簧夹,观察现象。5、实验现象( 1 )红磷燃烧,产生大量白烟。( 2 )装置冷却至室温后,打开弹簧夹,烧杯中的水倒流入集气瓶中,集气瓶内水面上升的体积约占原容器中空气体积的。6、实验结论:空气中氧气的体积约占空气总体积的。7、误差分析误差原因注意事项测量结果偏低红磷不足,氧气未耗尽红磷要足量装置漏气,使装置外的空气进入集气瓶中装置气密性要好过早打开弹簧夹,使进入集气瓶中的水的体积偏小待集气瓶冷却至室温后再打开弹簧夹测量结果偏高胶皮管未夹紧,红
3、磷燃烧时集气瓶内气体因受热顺着导管逸出胶皮管要夹紧燃烧匙伸入过慢,使装置内的气体受热逸出,导致进入集气瓶中的水的体积偏大点燃红磷后迅速将燃烧匙伸入集气瓶8、实验反思用其他药品代替红磷时应该满足什么条件?( 1 )能与空气中的氧气反应而不能与空气中的其他物质反应。分析:若选用的物质能与空气中的其他物质反应( 如镁能与O2、N2、CO2反应 ),则集气瓶内减少的气体体积不只是O2的体积,会使测量结果偏高。( 2 )物质与氧气反应的生成物不是气体,或生成的气体能被集气瓶中的液体吸收。分析:若选用的物质与氧气反应生成气体,如木炭、硫粉等,则会导致反应后集气瓶内压强无明显变化,使测得的结果偏差较大。改进
4、实验:用NaOH溶液代替集气瓶中的水。(3)在空气中不反应的物质分析:若物质在不与空气反应,那么就无法消耗氧气,如铁在空气中不反应。9、改进装置 基础练1如图是测定空气中氧气含量的实验装置。下列叙述不正确的是()A反应后燃烧匙中的红磷完全消失B进入瓶中水的体积约为氧气的体积C钟罩内气体压强的减小导致水面上升D反应结束后需冷却至室温再观察钟罩内的液面高度【答案】A【解析】A、红磷的量必须过量,因为只有过量的红磷才能尽可能的把氧气消耗完。反应完后燃烧匙中的红磷应有剩余。A不正确B、红磷燃烧消耗了瓶内的氧气,生成的是固体,使瓶内压强减小,在外界大气压的作用下水被压进钟罩,钟罩内水面上升的体积就是钟罩
5、内原来氧气的体积。B正确C、正确D、若未冷却至室温就测量,钟罩内的气体还处于受热膨胀状态,测量值将偏小。D正确2实验室用红磷测定空气中氧气含量实验,在这个实验过程中,下图能正确表示的广口瓶内气体体积变化情况的是()ABCD【答案】B【解析】由于空气中氧气的体积约占空气总体积的21%,约20%即占五分之一,磷燃烧消耗氧气生成五氧化二磷固体,使瓶内压强减小,并减小了五分之一,消耗完氧气后瓶内气压就不发生变化了。3某同学利用如图装置测定空气中氧气的含量,红磷燃烧后恢复到室温,打开弹簧夹后,发现进入广口瓶的液体体积小于广口瓶容积的。造成这一现象的原因可能是()A实验前没有将弹簧夹夹紧B实验装置可能漏气
6、C实验中所取的红磷过量D集气瓶中预先未加入一定量的水【答案】B【解析】A、实验前没有将弹簧夹夹紧 使进入瓶内的液体体积的大,结果偏大,故A错B、实验装置可能漏气 实验装置漏气可导致部分气体进入瓶中从而液体体积减少,故B正确C、实验中所取的红磷过量 红磷过量仍然能完全消耗掉氧气,不影响进入瓶内的液体体积,故C错D、集气瓶中预先未加入一定量的水 集气瓶中加入水是为了保护集气瓶,不影响进入瓶中的液体体积。能力练4. 在图1所示密闭装置内燃烧红磷测定空气中氧气含量,用传感器记录集气瓶中压强随时间变化的情况,得图2所示数据。下列说法正确的是()Aa点处压强增大主要是因为少量空气进入Bab段压强减小的原因
7、只能是氧气被消耗Cc点时打开了弹簧夹,导致气压增大Dd点集气瓶中的温度一定等于室温【答案】C【解析】A、a点处压强增大主要是因为红磷燃烧放出大量的热,使装置内气体体积受热膨胀,压强增大,故选项说法错误。B、ab段压强减小的原因是氧气被消耗、温度冷却至室温,故选项说法错误。C、c点时压强增大,是因为c点时打开了弹簧夹,导致气压增大,故选项说法正确。D、从d点往后,压强增大变得缓慢了,不能说d点集气瓶中的温度一定等于室温,故选项说法错误。5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中氧气的含量,实验开始前的装置如图所示,实验后从量筒中流入玻璃瓶
8、(容积为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如果装置漏气,会使测量结果偏小B本实验数据测得空气中氧气的体积分数为19.6%C若装置气密性良好,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不必等温度计的读数恢复至实验前的温度后就能记录量筒内剩余水的体积【答案】D【解析】A若装置漏气,实验后玻璃瓶中的压强偏大,流入玻璃瓶中的水的体积偏小,会使测量结果偏小,故A正确;B本次实验数据测得空气中氧气的体积分数约为100%19.6%,故B正确;C若装置气密性良好,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,故C正确;D需
9、等温度计读数恢复至实验前的温度才可以记录量筒内剩余水的体积,因为该反应放热,会使气体体积膨胀,不等气体冷却就记录数据,测得的进入集气瓶中的水的体积偏小,从而导致实验结果偏小,故D错误。6如图是“测定空气中氧气含量”的实验,下列说法错误的是()A铜丝在此实验中起到导热的作用B若白磷量不足,实验测得结果会变小C实验后左边玻璃管的一部分水会被压到右边玻璃管去D此实验可以测定氧气的体积含量约占空气的五分之一【答案】C【解析】A、铜丝在此实验中起到导热的作用,该选项说法正确;B、若白磷量不足,不能把氧气耗尽,会导致实验测得结果变小,该选项说法正确;C、实验后右边玻璃管的一部分水会被压到左边玻璃管去,该选
10、项说法不正确;D、此实验中,最终左边液面会上升至刻度1处,可以测定氧气的体积含量约占空气的五分之一,该选项说法正确。 真题练7(2019玉林)图1所示装置可用于测定空气中氧气的含量,图2是用该装置测得实验过程中集气瓶内气压与时间关系图(该装置气密性良好,p0是集气瓶内初始气压)。下列说法正确的是()A红磷的多少对实验结果无影响B集气瓶中气压瞬间变大是O2迅速消耗造成的Cc点时反应刚好停止Db、c、d点时集气瓶中所含物质相同【答案】D【解析】A在测定空气中氧气的含量实验中,红磷要过量,故A错误;B集气瓶中气压瞬间变大是红磷燃烧放热造成的,故B错误;Ca点温度最高,由此可知,在a点时反应刚好停止,
11、故C错误;D在a点反应已经结束了,b、c、d点时集气瓶中所含物质相同,故D正确。三实验探究题(共3小题)8(2019衢州)1674年,英国化学家约翰梅猷为测定空气中的氧气含量开展如下实验(装置如图甲)。I将一根长度等于玻璃钟罩最宽部分直径的铁棒橫放在钟罩里,把装有稀硝酸的陶罐通过铁钩挂在铁棒上,用绳索将小铁块悬挂在陶罐的正上方(铁块的升降通过在钟罩外拉动或放松绳索来实现)。调整水槽中初始水位如图乙,再使铁块浸入稀硝酸中,观察到铁块表面迅速产生大量气泡,钟罩内水面下降。稀硝酸有强氧化性,能与铁发生如下反应:4HNO3+FeFe(NO3)3+NO+2H2O当水位降至接近钟罩口时(如图丙),立即取出
12、铁块,以防气体外逸。IV等待一段时间后,水面稳定在如图丁的位置。(一氧化氮会与氧气等物质发生如下反应:4NO+3O2+2?4HNO3)分析与评价:(1)步骤中的“?”处应填 。(2)从图丙到图丁过程中,钟罩内水位上升的原因是 。(忽略温度变化的影响)(3)小科重复了上述实验,虽实验时装置气密性良好,且钟罩内液面上方气体体积均能精确测量(即测定气体体积的误差忽略不计),但经过多次实验测定,发现每次测得空气的含氧量都小于,原因是 。【答案】(1)H2O;(2)一氧化氮与氧气参加了反应,气体减少,使钟罩内气压减小,外界大气压大于钟罩内气压,水被压入钟罩,导致钟罩内水位上升;(3)实验中较难控制铁与稀
13、硝酸反应生成的一氧化氮恰好与装置中的氧气完全反应,无论是一氧化氮过量还是氧气过量,均会使测定的结果偏小;【解析】(1)根据质量守恒定律可知:步骤中的“?”处应填水;故答案为:H2O;(2)从图丙到图丁过程中,钟罩内水位上升的原因是:一氧化氮与氧气参加了反应,气体减少,使钟罩内气压减小,外界大气压大于钟罩内气压,水被压入钟罩,导致钟罩内水位上升;故答案为:一氧化氮与氧气参加了反应,气体减少,使钟罩内气压减小,外界大气压大于钟罩内气压,水被压入钟罩,导致钟罩内水位上升;(3)测得空气的含氧量小于,原因是:实验中较难控制铁与稀硝酸反应生成的一氧化氮恰好与装置中的氧气完全反应,无论是一氧化氮过量还是氧
14、气过量,均会使测定的结果偏小;故答案为:实验中较难控制铁与稀硝酸反应生成的一氧化氮恰好与装置中的氧气完全反应,无论是一氧化氮过量还是氧气过量,均会使测定的结果偏小;9(2018湖州)某科学兴趣小组对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进:将数显设备、气体压强传感器和空气中氧气含量测量装置按下图连接。装置气密性良好,调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平,此时集气瓶内气体的体积为V1关闭活塞,点燃燃烧匙内的红磷,立即塞紧瓶塞,待火焰熄灭后,过一段时间打开活塞,观察到集气瓶中的水位上升。待集气瓶内的水面不再上升时,集气瓶内的气体体积为V2 然后向右边容器内加入一定量的水至两边水面再次相平,此时集气瓶
15、内的气体体积为V3在点燃红磷至打开活塞这一过程中,观察到数显设备显示集气瓶内的气体压强先上升后下降,再趋于稳定。请回答:(1)数显设备显示,开始一段时间集气瓶内气体压强上升,这是因为温度升高导致的气压变化量 (选填“大于”、“等于”或“小于”)氧气量减少导致的气压变化量。(2)基于数显设备显示的气压变化,“过一段时间打开活塞”中的“一段时间”指的是火焰熄灭后到 所经历的时间。(3)在整个实验过程中,集气瓶中减少的氧气体积为 (选填“V1V2”、“V1V3”或“V2V3”)。【答案】(1)大于;(2)装置冷却至室温;(3)V1V3。【解析】(1)实验开始时,红磷燃烧放热,由于温度升高导致的气压变
16、化量大于氧气量减少导致的气压变化量,所以开始一段时间集气瓶内气体压强上升;故填:大于;(2)在实验结束后,必须等到装置冷却至室温后才能打开活塞;故填:装置冷却至室温;(3)参加反应的氧气即为集气瓶内减少的氧气,其体积为:V1V3;故填:V1V3。10(2019福建)某兴趣小组开展“测定密闭容器中某种气体的体积分数”的探究实验。【实验1】按图1所示装置,用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。【实验2】按图2所示装置,在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂(其中辅助成分不干扰实验),利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。(1)实验1中,红磷燃烧的主要现象是 。红磷熄灭后,集气瓶冷却至室温,打开K
17、,水能倒吸入集气瓶的原因是 。(2)为提高实验的准确性,以上两个实验都需要注意的事项是 (写一点)。(3)实验过程中,连接数字传感器,测得实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图3、图4所示。依据图3,图4信息, (填“实验1”或“实验2”)的测定方法更准确,判断依据是 。(4)结合你的学习经验,若要寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物,用图1或图2装置测定空气中氧气的体积分数,该替代物应满足的条件是 (写两点)。【实验3】测定用排空气法收集到的集气瓶中二氧化碳的体积分数。(5)甲同学设计图5所示装置进行测定。浓NaOH溶液的作用是 (用化学方程式表示)。(6)乙同学提出,仅利用图6所示
18、装置,在不添加其他试剂的前提下,也能测得集气瓶中二氧化碳的体积分数。为达到实验目的,操作方法是 。【答案】(1)产生了大量的白烟;氧气被消耗,集气瓶内气体压强小于大气压。(2)装置的气密性要良好。(3)实验2;反应后,实验1集气瓶内剩余氧气的体积分是8.6%,实验2集气瓶内氧气几乎要耗尽。(4)能够和氧气反应,生成物不是气体;(5)2NaOH+CO2Na2CO3+H2O;(6)用冰水冷却集气瓶,打开K。【解析】(1)实验1中,红磷燃烧的主要现象是:产生了大量的白烟等。红磷熄灭后,集气瓶冷却至室温,打开K,水能倒吸入集气瓶的原因是:氧气被消耗,集气瓶内气体压强小于大气压。(2)为提高实验的准确性
19、,以上两个实验都需要注意的事项是装置的气密性要良好等。(3)实验过程中,连接数字传感器,测得实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图3、图4所示。依据图3,图4信息可知,实验2测定方法更准确,判断依据是:反应后,实验1集气瓶内剩余氧气的体积分是8.6%,实验2集气瓶内氧气几乎要耗尽。(4)用图1或图2装置测定空气中氧气的体积分数,该替代物应满足的条件是能够和氧气反应,生成物不是气体;(5)二氧化碳与氢氧化钠反应生成了碳酸钠和水,化学方程式是:2NaOH+CO2Na2CO3+H2O;(6)由于密封装置内气体的压强随温度的降低而减小,为达到实验目的,操作方法是用冰水冷却集气瓶,打开K
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