测定空气中氧气的体积分数
实验原理：红磷燃烧消耗氧气,瓶内气压减小,被压入水的体积等于瓶内氧气的体积 实验装 占瓶容积的1/5
化学反应方程式:4P+5O2==2P2O5
现象解释：红磷在密闭容器内充分燃烧，消耗瓶内氧气，生成五氧化二磷固体,使集气瓶内气压减小，小于外界大气压，所以大气压将烧杯中的水压入集气瓶中.进入集气瓶中的水的体积就等于消耗的氧气的体积.
实验要求：红磷足量（充分消耗瓶内氧气）；冷却至室温后再打开止水夹;集气瓶底预留适量的水，吸收热量，溶解五氧化二磷；燃烧物质的选择—-消耗氧气，同时不能产生新的气体（不可以用硫和木炭代替）
特别注意：蜡烛燃烧产生二氧化碳气体，常温下二氧化碳仅微溶于水，且溶解速度比较慢，因此一般不用蜡烛燃烧测定氧气的体积分数。但若能吸收二氧化碳，此法也不失为一种简便的方法。而且蜡烛易燃烧，取材方便. 误差分析：
实验发现测定的氧气体积分数小于1/5分析原因: ①装置的气密性不好，可能漏气. ②红磷的量不足，没有充分消耗氧气.
③没有将点燃的红磷迅速伸入集气瓶并塞紧瓶塞。 ④未等瓶内的气体冷却就打开夹子
实验发现测定的氧气体积分数大于1/5分析原因：。 ①燃烧匙插入太慢,导致空气受热膨胀逸出 ②止水夹没有夹紧,红磷燃烧时空气从止水夹逸出 典型题目汇总：
1．第一小组同学共同设计了如下图的A、B两套装置．你认为合理的是（填编号）
答案：A 氧气的密度比空气略大,燃烧匙伸入底部，能使氧气消耗更充分，测定更准确 测定空气中氧气的体积分数的还有如下方法：
点燃
置:A—-集气瓶 B—-导管 C——燃烧匙
D——止水夹
实验现象:红磷燃烧，产生浓厚的白烟，打开止水夹,水从烧杯倒吸如集气瓶，进入水的体积约
2.用来测定空气成分的方法很多，下图所示的是小明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，并做好相应的标记. 第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。
第三步:待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，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）上面的实验同时证明了氮气具有 的化学性质. （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一种原因可能是 （3）某同学对实验进行反思后,提出了改进方法(如右图 所示 )，你认为改进后的一项优点是：
（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
答案：（1) 不能燃烧,也不支持燃烧 (2）装置漏气或红磷的量不足
（3)装置始终密闭，空气没有溢出，实验结果准确 不需要加热，节约能源 （4）氢氧化钠或澄清的石灰水
3。某同学利用右上图装置测定空气中氧气的含量,红磷燃烧后恢复到室温，打开弹簧夹发现进
入广口瓶的液体液面高度超过广口瓶容积的1/5.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 C．实验中所取的红磷过量 D．实验中所取的红磷不足 答案:A
4.在测定空气中氧气含量的实验中，小强采用了右图所示装置：在由两个注射
器组成的密闭系统中留有25mL空气,给装有细铜丝的玻璃管加热，该实验中反应的化学方 程式为2Cu+O加热2CuO 同时缓慢推动两个注射器活塞,至玻璃管内的铜丝在较长时间内
2阳光 水
·······红磷 无进一步变化时停止加热，待冷却至室温，将气体全部推至一个注射器内，观察密闭系统内 空气体积变化.
（1）在实验加热过程中，交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是 . （2）小强测得实验结果如下： 反应前注射器内气体总体积 25mL 成该实验出现误差的原因可能是 .(填序号）
① 没有交替缓缓推动两个注射器活塞； ② 读数时没有冷却至室温； ③ 加入铜丝量太少； ④ 加入铜丝量太多 答案 （1)铜丝与氧气充分接触而反应 （2）〈;1 2 3
5。将等容积等质量（包括瓶塞、导管、燃烧匙）的两个集气瓶置于天平左右两盘，并调至平衡，然后分别放人等质量的白磷和木炭如右图,关闭a、b,使二者充分燃烧后，冷至室温，此时打开弹簧夹a、b。 （1）打开弹簧夹a、b时观察到的现象是( ) A．甲中进水 B．乙中进水 C．甲、乙二者都进水 D．甲、乙二者都不进水 （2）此时的天平（ ）
A．处于平衡状态 B．偏向左 C．偏向右 D．无法确定
(3）若将甲、乙两瓶直接用一导管连接（撤掉水槽，其他条件不变）,当白磷和木炭充分燃烧，并使两瓶恢复到原来的温度，此时的天平( ）
A．仍处于平衡状态 B．偏向右 C．偏向左 D．无法确定
答案: A B（甲瓶内有水进入) C（充分燃烧后,甲瓶内气压小于乙瓶,冷却气压相等时，甲瓶偏重)
6。研究性学习小组的同学为探究空气中氧气的体积分数，设计了如右图所示装置.请根据图示实验回答下列问题：
（1)闭合电源开关，可以观察到白磷 。
(2)装置冷却到室温时，可观察到U型管内左侧液面 . （3）通过这个实验得出的结论是
(4）此实验还可推知反应后剩余气体的两点性质是： （5）评价优点：
答案:燃烧生成大量白烟 上升 空气中氧气体积分数为1\\5 不溶于水、不能燃烧，也不支持燃烧 不与白磷反应 环保更加精确 7。选用实际容积为40mL的试管作反应容器,将过量的白磷放入试管,用橡皮塞塞紧试管口，通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器相连组成如下图的实验装置。假设此实验能按照小华的设想正常进行,白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计,请回答下列问题：
反应后注射器内气体总体积 22mL 由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数 2l％（填“〉\"、“＝\"、 “〈”）.
（1）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束,等到试管冷却后再松开弹簧夹.可观察到的现象为
（2)若不使用弹簧夹,用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束,试管冷却。可观察到的现象为
(3）如何检查气密性： 答案：（1)白磷燃烧，产生白烟，活塞前沿约在12ml的刻度线上 (2）白磷燃烧,产生白烟,活塞先向右移动，最终稳定在约8ml的刻度线上
（3） 实验前，打开弹簧夹,将注射器的活塞前沿从20 mL刻度处推至15mL刻度处，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明：装置的气密性良好
8。某校初三研究性学习小组为探究空气中氧气的体积分数，设计了如下图所示的装置，其中A是带刻度的容积为700mL的圆筒状玻璃反应器．B是敞口玻璃瓶．C是连通A，B的橡皮管．D是密封盖（其他辅助装置略）． 他们的操作过程如下： a检查装置的气密性；
b在B中加入水，并调整B的高度，使A中的液面至刻度500mL处； c将一定量的白磷平铺在惰性电热板上，盖紧密封盖D；
d通电加热白磷．待充分反应后，调整B的高度使容器A、B中的液面保持水平,记录A中气体体积为420mL （注：A容器内固态物质所占的体积忽略不计)．
（1）当操作d结束时,装置A中液面的刻度约为420mL．本次实验测得氧气在空气中的体积分数为 请你说出产生误差的一个原因 （2）测定空气中氧气的体积分数时，通常选用红磷或者白磷，而不用木炭．请你说说不用木炭的理由 （3）该小组中有同学提出:如果用木炭代替白磷也能测定空气中氧气的体积分数，只要将水换成一种溶液,则该溶液是 答案： 16% 白磷太少；未冷却到室温就读数等
木炭燃烧生成二氧化碳气体，不能保证被水完全吸收 氢氧化钠溶液或者其他碱溶液
9。 某校化学研究性学习小组在学习了“空气中氧气含量测定”的基础上，改进了教材中的实验，设计出了如右图所示的实验装置.实验步骤如下：
①如图所示，连接仪器,检查装置的气密性。发现 装置的气密性良好。
②在集气瓶里装进适量a 体积的水，燃烧匙里放 一块白磷（其着火点是40℃),并在酒精灯上把玻璃
棒下端加热，按图示装置把集气瓶中的空气密封起来，把长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中。（注：集气瓶内的长导管已伸到了瓶底)
③用力把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触,观察到白磷立即着火燃烧，产生大量白烟,同时放出大量的热。（注：白磷与红磷燃烧的产物相同） ④待白磷燃烧熄灭后,稍加振荡,白烟消失.
⑤待集气瓶完全冷却至室温，量出集气瓶中水的体积是b，整个集气瓶的体积是c. ⑥根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数. 根据以上信息，回答下列问题。
（1）在白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中,集气瓶内水面的变化情况是___________. (2)若实验非常成功，请写出a、b、c三个数据应满足的一个等式关系式：___________。 答案：（1）先下降后上升
（2）（b—a)/(c—a）=1/5或［(b-a)/(c—a)］×100％=20%（或21％）或5b-c = 4a 10。某同学用右图所示的装置粗略地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，实验开始前活塞处在刻度5 cm处。已知生石灰与水反应能产生大量的热；可燃物燃烧必须同时具备二个条件，一是有一定的温度;二是有充足的氧气。
⑴向烧杯内加入适量水，与生石灰反应的目的是 ⑵可观察到玻璃管内开始发生的现象：白磷（足量） ,活塞向 （填“左”或“右”)移动。
⑶实验结束，恢复到常温后,活塞应停在约 cm处， 据此可得出的结论是： .
答案：与石灰水反应产生热量，加热玻璃管内的白磷 燃烧,产生大量白烟，后又逐渐熄灭 右 4
白磷燃烧消耗玻璃管内的氧气，氧气在空气中约占空气体积的1/5 11。在测定空气中氧气含量的实验中，小强采用了下图所示装置：在由注射器和具支试管组成的密闭系统中留有25mL空气,给装有铜粉的具支试管加热,同时缓慢推拉注射器活塞,待注射器活塞稳定后，观察密闭系统内空气体积变化．
(1）在实验加热过程中，具支试管上的小气球作用是 ．
(2）写出该实验中反应的化学方程式 _________________________ ． 答案：（1) 缓冲压力或防止活塞冲出或防止试管炸裂或防止橡皮塞冲出 (2) 2Cu+O2 ====2CuO
加热
