《测定空气中氧气体积分数》专题练习

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1、如何测定空气中氧气体积分数测定空气中氧气体积分数的实验是一个非常重要的知识点，在各种考试中经常考到，从普通的单元测验到竞赛都会经常涉及。下面从几方面与同学们深入探讨一下这个实验：一、测定原理：测定空气中氧气体积分数的实验原理是：选择一种能在空气中燃烧，燃烧时只与空气中的氧气反应而不与空气中其他气体反应的固体物质（如红磷、白磷等），利用过量的该物质将空气中的氧气完全消耗，生成固体物质，使密闭容器内气体体积减小（减小的体积即为氧气的体积），气体的压强减小，引起水面变化，从而确定空气中氧气的体积分数。需要注意的是：1.所选物质与氧气反应的生成物必须是固体（因此碳

2、、硫不可选用）【注意：若生成物为气体，也可将水换成易吸收该气体的液体，如氢氧化钠溶液】。2.所选物质必须能在空气中燃烧（因此铁不可选用）。3.所选物质应过量，使氧气完全反应。利用所选物质只与空气中的氧气反应（不生成气体）而不与空气中的其他气体反应，使容器内压强减小，让水进入容器。测定进入容器内水的体积，即为空气中氧气的体积。二、测定空气中氧气体积分数的常见实验装置和方法： 【装置一】按如图所示装置实验，以水槽中水面为基准线，将钟罩水面以上容积分为5等份。在燃烧匙内盛过量红磷，用酒精灯点燃后，立即插入钟罩内，同时塞紧橡皮塞，观察红磷燃烧和水面变化的情况。1.

3、实验现象：（1）钟罩内充满浓厚白烟；（2）冷却后白烟消失，钟罩内水面上升了约占钟罩体积的1/5。2.实验结论：（1）红磷燃烧消耗的是空气中的氧气，氧气约占空气体积的1/5。（2）氮气不支持燃烧，本身也不能燃烧，且氮气不溶于水。3.实验注意事项：（1）可用来反应的物质必须是易与氧气反应且没有气体生成的物质（如红磷），木炭、硫（因生成气体）不能用作测定氧气含量的反应物。（2）所用来反应的物质必须足量或过量（保证把钟罩内的氧气消耗完全）。（3）容器的气密性必须良好。（4）应冷却到室温时才测定进入容器内的水的体积，否则钟罩内水面上升的体积小于钟罩容积的1/5。【装

4、置二】按如图所示的装置实验，以集气瓶中水面为基准线，将集气瓶中水面以上容积分为5等份。在燃烧匙内盛过量红磷，用酒精灯点燃后，立即插入集气瓶中，同时塞紧橡皮塞，观察红磷燃烧和水面变化的情况。1.实验现象：（1）集气瓶中红磷燃烧产生大量浓厚白烟；（2）红磷燃烧放出大量的热；（3）待集气瓶冷却后，打开止水夹，烧杯中的水进入集气瓶约1/5。2.实验结论：（1）红磷燃烧消耗的是空气中的氧气，氧气约占空气体积的1/5。（2）氮气不支持燃烧，本身也不能燃烧，且氮气不溶于水。93.操作不当对测定结果的影响：不当的操作对测定结果的影响1.装置气密性不好，反应结束后有部分空气

5、进入广口瓶（未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内。06南京）小于1/5体积（偏小）2.红磷的量不足小于1/5体积3.烧杯中的水不足小于1/5体积4.未冷缺到室温就打开弹簧夹小于1/5体积5.实验前导管内未充满水，使导管内空气进入广口瓶小于1/5体积6.广口瓶内的燃烧匙及红磷占据一定体积小于1/5体积7.氧气未耗尽，红磷就停止燃烧小于1/5体积8.点燃红磷后燃烧匙伸入缓慢，导致瓶内部分空气逸出大于1/5体积9.弹簧夹没有夹紧乳胶管，燃烧时部分空气受热从导管逸出大于1/5体积10.用Mg代替红磷大于1/5体积11.用蜡烛、C、S、Fe、Cu等代替红磷水不

6、流入，无法测定。三、练一练：1.已知：镁+氧气点燃氧化镁（固体），镁+氮气点燃氮化镁（固体）（10天津竞赛）（1）在做测定空气中氧气含量的实验时  不能 （填能或不能）用铁丝代替红磷，原因是铁丝在空气中不能燃烧。（2）某同学根据已知条件的提示，对实验所用的药品进行了更换，用了木炭、硫、镁中的一种药品进行实验，实验也取得了成功，猜想他用到的实验药品是硫。请简述实验过程将（集气瓶和烧杯中的）水换成氢氧化钠溶液（氢氧化钠溶液能与二氧化碳或二氧化硫反应），用弹簧夹夹紧乳胶管，点燃燃烧匙内的硫后，立即伸入集气瓶中并把塞子塞紧。待硫熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察氢氧化

7、钠溶液进入集气瓶中的情况。【答案】（1）不能；铁丝在空气中不能燃烧（2）硫；将（集气瓶和烧杯中的）水换成氢氧化钠溶液（氢氧化钠溶液能与二氧化碳或二氧化硫反应），用弹簧夹夹紧乳胶管，点燃燃烧匙内的硫后，立即伸入集气瓶中并把塞子塞紧。待硫熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察氢氧化钠溶液进入集气瓶中的情况。2.为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际容积为40mL的试管作为反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器组成如右图的实验装置。假设此实验能够按照小华的设想正常进行，白磷所占体积与导管

8、内的气体体积忽略不计，且两个容器间的导管足够粗，保持空气正常流动。