空气成分探究不断

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空气成分探究不断

湖北省保康县歇马镇中心学校　罗明奎

“空气中氧气体积含量的测定”这一探究实验是中考常见的考点之一，它主要着重于基础知识的考查，同时可通过对教材中实验装置的改进来适当地考查学生运用已学知识解决新问题的能力。 【习题】右图所示装置可用于测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少量水，并做上记号。下列说法中不正确的是(   ) A．该实验证明空气中氧气的含量约占1/5 B．实验时红磷一定要过量 C．实验前一定要检验装置的气密性 D．红磷燃烧产生大量的白雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹 【解析】 测定空气中氧气的含量时红磷要过量，装置要严密，冷却后打开弹簧夹，故A、B、C正确；红磷燃烧产生的五氧化二磷固体小颗粒，是白烟而不是白雾，故D错误。 【答案】  D 【点评】 本题以教材上学生熟知的装置图来考查空气中氧气含量的测定，体现了化学知识源于课本又高于课本的理念。 【变式题1 】 “空气中氧气含量的测定”有多种方法。甲生设计了如图1如示的实验方案：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：①带瓶塞的l000ml烧瓶；②电子天平(称量精度为0．01克)；③酒精灯；④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。 【解析】红磷燃烧消耗氧气使瓶内压强减小；硫燃烧消耗氧气而产生气体SO2，瓶内压强不变，要使水进入，必须加入能与SO2反应的物质，如氢氧化钠溶液等；若N2也能与红磷反应，则红磷燃烧不仅消耗O2，还消耗N2，则进入水的体积不能代表O2的体积；利用金属与O2反应，测出1000mL空气中所含氧气的质量，即实验后金属粉末与实验前金属质量之差，根据公式V=m/ρ可计算出氧气的体积。 【答案】 (1)红磷燃烧消耗氧气，导致压强减小  (2)NaOH溶液  2NaOH+SO2==Na2SO3+ H2O  (3)不能  (4)利用金属与氧气反应消耗氧气，从中计算出1000mL空气中氧气的质量，根据公式V=m/ρ可计算出1000mL空气中氧气的体积 【点评 】 本题主要考查学生对空气组成测定的实验原理的迁移运用能力，对实际问题的综合分析和科学探究能力。 【变式题】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P2O5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H2，进行如上操作也能完成氧气体积分数的测定。你是否认同并简要说明理由：。 【解析】氢气燃烧的火焰刚好熄灭时，要立即关闭夹子A，否则通入的氢气过量，占瓶内体积，另外装置没有冷却时，反应生成的水仍以气体存在且瓶内压强受热增大，打开夹子B都会使进入水的体积少于1/5；空气中氧气含量的实验测定要选择一种在空气中反应只消耗O2，而不与其他气体反应，且生成物不占气体空间的物质(如固体或液体)，使密闭装置中气体减少，减少的体积即为空气中O2的体积。 【答案】 (1)立即关闭夹子A  (2)通入过量的氢气或没有冷却就打开夹子B或生成的水仍以气态形式存在  (3)不认同，因为CO燃烧消耗O2的同时，又生成了CO2气体 【点评】 本题中的装置是对教材中“测定空气里氧气含量”的实验进行了改进，通过对实验方案的设计与评价考查学生灵活运用知识的能力。 【跟踪练习】法国化学家拉瓦锡通过实验得出的结论是氧气约占空气总体积的1/5．某同学用右图装置进行验证，实验后发现气体减少的体积小于1/5，请你帮助这位同学找出两种可能造成这样结果的原因： ①； ② 。 答案 红磷的量不足；没有将瓶内氧气完全消耗尽；装置未完全冷却就打开止水夹；(或其它合理答案)