湖北省保康县歇马镇中心学校 罗明奎
【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)