在探究空气中氧气的含量测定实验中,要注意引导学生观察实验现象,体会从实验事实导出结论的思维过程(如图1)。
实验中可以观察到,红磷燃烧,产生大量的,放出大量热;打开弹簧夹后,现象是
。
通过实验得知,空气中氧气的体积约占1/5。
实验时,燃烧匙里要盛入过量的红磷,红磷过量,足以使钟罩中密封的氧气反应完,使测得氧气的体积更接近空气中氧气的实际体积。这个实验还可推论出氮气不能支持燃烧;集气瓶内水面上升一定高度后,不能继续上升,可以说明氮气不易溶于水。
红磷燃烧后生成固体五氧化二磷,使集气瓶中空气的压强变小,小于外界大气压。在外界大气压的作用下,烧杯中的水进入集气瓶。
通过实验得出的结论是氧气约占空气总体积的1/5,而在这个实验中,为什么有时气体减少的体积小于1/5呢?导致结果偏低的原因可能有:(1),瓶内氧气没有耗尽;(2)装置漏气(如塞子未塞紧、燃烧匙与橡皮塞之间有缝隙等),使外界空气进入瓶内;(3)。
该实验中有时气体减少的体积大于1/5,又是为什么呢?原因可能是
(1)。
(2)。
针对此实验可以展开如下拓展。
例题1.将足量的下列物质分别放在燃烧匙上点燃(或灼烧),分别放入四只图2所示装置的广口瓶中,立即塞紧橡皮塞,反应结束待冷却后,打开止水夹,导管中水柱上升最少的是放入哪种物质的装置?()
A.铁粉B.磷C.木炭D.镁
例题2.某班同学用图3装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住乳胶管。点燃红磷,伸入瓶中并塞上瓶塞。待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹,观察广口瓶内水面变化情况。实验完毕,甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5,乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种现象解释合理的是()
①甲同学可能使用红磷的量不足,瓶内氧气没有消耗完
②甲同学可能未塞紧瓶塞,红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内
③乙同学可能没夹紧弹簧夹,红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出
④乙同学可能插入燃烧匙太慢,塞紧瓶塞之前,瓶内部分空气受热逸出
A.只有①③B.只有②④
C.只有①②③D.只有①②③④
例题3.某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究:
[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()
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。
(2)小组同学共同设计了如图4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mL)
组别
1
2
3
4
5
6
进入集气瓶中水的体积(mL)
20
21
19
20
22
18
(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5所示),你认为改进后的优点是:
例题4.右图6所示装置也可用来测定空气中氧气的含量。该实验认识正确的是()
A.选用红磷是因为反应可以耗尽O2,生成固态的P2O5
B.燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭
C.燃烧匙中的红磷越多,水位上升越高
D.本实验可以证明空气含有N2、O2、CO2和稀有气体
例题5.为测定空气中氧气所占的体积分数,某同学设计了图7所示的实验,在一个耐热活塞的底部放一小块(足量)白磷(白磷在空气中燃烧的温度为40℃),然后迅速将活塞下压,可以观察到的现象为;冷却至原来温度时,松开手,活塞最终将回到刻度处,试回答白磷燃烧的原因。
解析:迅速将活塞下压,可以观察到,白磷燃烧,产生大量白烟;冷却至原来温度时,松开手,活塞最终将回到刻度4处;迅速将活塞下压,使空气内能增大,温度达到40℃。
例题6.研究性学习小组的同学为探究空气中氧气的体积分数,设计了图8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,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:__;__。
例题7.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5cm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:
。
例题8.为粗略测量空气中O2与N2的体积比,某学生设计了下图所示的实验装置进行实验。实验时,先关闭弹簧夹a,将螺旋状的铜丝在酒精灯的灼烧后迅速插入大试管,接触试管底部的过量的白磷,然后立即塞紧橡皮塞。由于白磷的着火点比红磷低得多,因此反应很容易发生,可观察到大试管中产生大量的白烟。试回答以下问题:
(1)试配平下列化学方程式:
P+O2——P2O5
(2)待试管冷却后打开弹簧夹,此时可观察到的现象为,
据此可证实空气中O2与N2的体积比大约为。
(3)如果装置气密性不好,则测出的O2与N2的体积比将。(填“偏大”、“偏小”、或“不变”)。
例题9.用气体压力传感器研究二氧化碳与氢氧化钠的反应。图Ⅰ表示的是该实验的设计方案,图Ⅱ中曲线1和曲线2分别表示瓶1和瓶2内气压随时间的变化趋势。下列说法不正确的是A.曲线1说明1体积水约消耗1体积二氧化碳
B.曲线1不能说明水和二氧化碳发生化学反应
C.对比曲线1和曲线2可知,二氧化碳和氢氧化钠一定发生了化学反应
D.继续向瓶2中注入20mL稀盐酸,瓶内的气压一定能恢复到起始气压
例题10.(4分)某化学小组同学用下图所示的三套装置进行二氧化碳性质的探究。
已知:15℃、kPa下,1体积水约能溶解1体积的二氧化碳。
ABC
(1)A和B中的塑料瓶容积相同,且充满CO2。将A的瓶盖打开,加入体积约为塑料瓶容积1/3的蒸馏水,旋紧瓶盖后充分振荡;向B中注入等体积的蒸馏水,充分振荡。①A中观察到的实验现象是_____。
②B中塑料瓶无明显变化,其原因是_____。
(2)C装置用传感器测量瓶内气压变化。
①某同学检验C装置气密性时,进行了_____操作,得到如下图甲所示的气压随时间变化图像,说明该装置气密性良好。②在圆底烧瓶中充满CO2,通过注射器向瓶中注入液体。下图乙是C装置测定的加入同体积水和氢氧化钠溶液的气压变化图像,其中表示氢氧化钠溶液与二氧化碳反应的曲线是_____(填①或②)。甲乙点击下角“阅读原文”发现更多惊喜!
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