实验01 燃磷法测定空气中氧气的含量九年级化学上册基础实验(人教版)(解析版)

实验01 燃磷法测定空气中氧气的含量知识归纳：一、实验装置二、实验现象红磷燃烧产生大量白烟；冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水沿导管流入集气瓶中，瓶内液面上升约占集气瓶中空气体积的1/5。

三、实验结论及反应的表达式空气中氧气约占空气体积的1/5。

反应的化学方程式：4P＋5O2点燃2P2O5四、实验讨论（1）为何不能用碳，硫代替红磷：碳、硫燃烧虽然消耗氧气，但会产生二氧化碳、二氧化硫气体，使压强变化不大，水不倒流；为何不能用铁丝代替红磷：铁丝在空气中根本不能燃烧。

（2）实验开始时，应先在集气瓶里放少量水的目的是吸收热量，有利于降低温度；吸收生成的白烟，防止污染空气。

（3）若实验结果小于1/5，原因可能是：①装置漏气；②红磷量不足；③未冷却到室温就打开弹簧夹。

若实验结果大于1/5，原因可能是：弹簧夹没有夹紧，红磷燃烧时集气瓶内气体因受热膨胀沿导管逸出；燃烧匙伸入集气瓶过慢，使装置内气体受热逸出。

（4）倒流进集气瓶的水为何不能充满整个集气瓶？因为剩余的主要是氮气，红磷燃烧没有消耗氮气。

（5）剩余气体有哪些性质？物理性质无色、无味的气体，不易溶于水，化学性质不能燃烧，也不支持燃烧。

基础练习：1. 测定空气中氧气含量的实验装置如图所示：下列有关说法正确的是（）A．燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭B．选用红磷是因为反应只消耗O2，生成固态的P2O5C．装置内水位不会发生变化D．本实验可以证明空气含有Ｎ2、O2、CO2和稀有气体【答案】B【解析】A、燃烧匙中的红磷不可以换成硫或木炭，硫或木炭燃烧生成气体，装置中气压不变，装置中液面不会上升，无法测定氧气体积分数，A错。

B、选用红磷是因为磷只消耗O2不和氮气反应，生成固态的P2O5没有生成新的气体，B正确。

C、红磷燃烧消耗氧气，没有生成新的气体，装置中气压下降，在大气压作用下，液面上升，装置内水位会发生变化，C错。

D、本实验不可以证明空气含有CO2和稀有气体，D错。

故选：B。

2.测定空气里氧气含量的实验装置和步骤如下：（已完成装置气密性检查）①在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份；②用弹簧夹夹紧胶皮管；③点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，观察现象；④红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，观察现象。

其中有错误的实验步骤是（）A.①B.②C.③D.④【答案】D【解析】A. ①在集气瓶内加入少量水，防止热的生成物落到瓶底，使瓶底受热不均而炸裂；因为氧气体积约占空气体积五分之一的，为了观察水进入瓶中的体积，将水面上方空间分为5等份，不符合题意；B. ②用弹簧夹夹紧胶皮管，防止胶皮管漏气，不符合题意；C. ③点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，减少红磷燃烧放热使气体逸出，减少误差，不符合题意；D. ④红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，做法错误，没有冷却至室温就打开弹簧夹，水进入集气瓶的体积会小于五分之一，符合题意。

故选D。

3.以下四个实验装置，可用于“测定空气中氧气的含量”。

请认真分析，回答下列问题。

（1）拉瓦锡用装置_____（填写字母）定量研究了空气的成分，在密闭容器中，空气中的氧气与_____反应，生成固态物质。

人们沿着科学家的足迹，对反应物进行了优化，分别用铜粉、红磷等进行实验，其原理都是采用_____（填“物理”或“化学”）方法，从混合气体中除去某种气体，从而达到物质的分离。

（2）实验过程中，需要不断推拉注射器活塞的装置是_____（填写字母），利用此装置进行实验，可能造成实验误差的因素是（答一条）。

（3）装置C、D的实验都用到了红磷，写出反应的化学方程式；反应结束后，待装置冷却至室温，打开弹簧夹，装置D中（试管容积为40 mL），注射器活塞从10 mL 刻度处缓慢移动至_____mL刻度处停止（误差忽略不计）。

【答案】(1).A、汞、化学；(2).B、铜粉量过少；(3).4P+5O22P2O5、2【解析】（1）如图所示，拉瓦锡用装置A定量研究了空气的成分，在密闭容器中，空气中的氧气与汞反应，生成固态物质。

人们沿着科学家的足迹，对反应物进行了优化，分别用铜粉、红磷等进行实验，汞与氧气加热条件下反应生成氧化汞，铜与氧气在加热条件下生成氧化铜，红磷与氧气在点燃条件下生成五氧化二磷，以上实验的原理都是采用化学方法，从混合气体中除去某种气体，从而达到物质的分离。

（2）实验过程中，需要不断推拉注射器活塞的装置是B，通过不断推拉注射器活塞保证氧气完全消耗，D装置有弹簧夹，红磷燃烧的过程中关闭弹簧夹，不需要不断推拉注射器活塞。

利用B装置进行实验，可能造成实验误差的因素是铜粉量过少造成氧气未消耗完等。

（3）装置C、D的实验都用到了红磷，红磷与氧气在点燃条件下生成五氧化二磷，反应的化学方程式为4P+5O22P2O5；氧气约占空气总体积的五分之一，40 mL的空气中氧气的体积是1，反应结束后，待装置冷却至室温，打开弹簧夹，装置D中注射器活塞从10 mL 40mL=8mL5刻度处缓慢移动至10mL-8mL=2mL刻度处停止（误差忽略不计）。

新题速递：1. （2021•东营）如图是测定空气中氧气含量的实验。

对该实验的认识不正确的是（）A．要等到装置冷却至室温后再读数，否则测定结果偏小B．该实验中的铜粉换成铁粉无法达到实验目的C．将装置1中的气球更换为注射器（见装置2），可使空气与铜粉接触更充分，数据更加准确D．正确操作情况下，反应消耗氧气的体积应该是反应前注射器内气体和玻璃管内气体体积总和的【答案】B【解析】A.停止加热后，待装置冷却后再读数，否则此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，会导致测定结果偏小，故选项说法正确；不符合题意；B.在加热的条件下，铁也能与空气中的氧气反应生成铁的固体氧化物，因此该实验中的铜粉换成铁粉也能达到实验目的，选项说法错误；符合题意；C.将装置1中的气球更换为注射器（见装置2），可使装置内的空气充分流通，使空气与铜粉接触更充分，数据更加准确，选项说法正确；不符合题意；D.正确操作情况下，反应结束后，消耗的氧气的总体积应该是反应前注射器内气体和玻璃管内气体体积总和的1/ 5 ，选项说法正确。

不符合题意；2. （2021·山西晋中）拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。

后人仿照其实验原理测定空气中氧气含量（如图）。

实验过程中，逐渐减少的气体和逐渐增多的物质是A．O2、P2O5B．P、P2O5C．O2、P D．N2、P2O5【答案】A【解析】磷燃烧消耗了氧气生成五氧化二磷固体，装置中压强减小，水进入装置，进入装置中水的体积就是消耗氧气的体积；燃烧过程中氮气不参与反应，故实验过程中，逐渐减少的气体和逐渐增多的物质是氧气、五氧化二磷。

3. （2021•北京）用下图装置可验证空气中O2的含量。

下列现象能表明O2含量的是A. 集气瓶中产生大量白烟B. 红磷燃烧一段时间后熄灭C. 烧杯中的水倒吸进入集气瓶D. 集气瓶中水面最终上升至1处【答案】D【解析】A、集气瓶中产生大量白烟，只能说明五氧化二磷是白色固体，不能证明空气中O2的含量，说法错误；B、红磷燃烧一段时间后熄灭，说明氧气耗尽，不能证明空气中O2的含量，说法错误；C、烧杯中的水倒吸进入集气瓶，说明瓶内气压降低，但不能证明空气中O2的含量，说法错误；D、瓶中液面最终上升至1处，说明氧气约占空气总体积的1 /5 ，能证明空气中O2的含量，说法正确。

实验改进：1.如图装置可验证空气中氧气的体积分数。

下列关于该实验的说法不正确的是（）A．利用了铜丝的导热性B．利用了红磷与O2反应生成P2O5固体，且不与N2反应的性质C．实验成功的标志为左侧玻璃管内液面约上升到刻度1处D．实验过程中右侧玻璃管液面高度一直保持不变【答案】D【解析】A、利用了铜丝的导热性正确，正确但不符合题意，故选项错误；B、利用了红磷与O2反应生成P2O5固体，且不与N2反应的性质正确，正确但不符合题意，故选项错误；C、实验成功的标志为左侧玻璃管内液面约上升到刻度1处正确，正确但不符合题意，故选项错误；D、实验过程中右侧玻璃管液面高度一直保持不变错误，因为右侧玻璃管先升高后降低，红磷燃烧放热，因此液面上升，冷却后下降，错误符合题意，故选项正确。

2. 用如图装置验证空气中氧气的含量。

用激光笔点燃白磷，待白磷熄灭后，冷却至室温，将玻璃管右端竖直浸入水槽中，取出水下橡胶塞后再进行读数。

下列叙述错误的是（）A．白磷需过量B．点燃白磷后，移动磁铁使装置内的氧气充分消耗C．读数时，应调整玻璃管高度使水槽内液面与管内液面相平D．若实验操作无误，可观察到管内液面高度在玻璃管刻度“1”处【答案】D【解析】A、白磷需过量，以完全消耗装置中的氧气，故选项说法正确。

B、点燃白磷后，移动磁铁，能与白磷与装置中的氧气充分接触，使装置内的氧气充分消耗，故选项说法正确。

C、读数时，应调整玻璃管高度使水槽内液面与管内液面相平，故选项说法正确。

D、冷却至室温，将玻璃管右端竖直浸入水槽中，若实验操作无误，可观察到管内液面高度在玻璃管刻度“4”处，故选项说法错误。

3.下图是测定空气中氧气含量的实验装置图。

下列有关说法正确A．可用木炭代替铜粉进行实验B．铜粉变黑后要立即读取注射器的数值C．为使反应充分发生要不断推拉注射器D．实验数据偏小的原因可能是铜粉量过多【答案】C【解析】A、木炭在空气中加热生成二氧化碳气体，虽除去氧气，而增加了新的气体，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，故选项说法错误。

B、铜粉变黑后不能立即读取注射器的数值，因为此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，测定结果偏小，故选项说法错误。

C、为使反应充分发生要不断推拉注射器，以使氧气与铜粉充分反应，故选项说法正确。

D、铜粉量过多，是正确的操作，不会造成实验数据偏小，故选项说法错误。

数字化实验：1. 研究小组进行空气中氧气含量的验证实验。

试管中加入足量的白磷，按图1装置连接好。

数据采集开始后，将试管放入热水中恒温加热，引燃白磷；待火星熄灭后，从热水中取出试管，再放入冷水中冷却至室温。

压强传感器测定的压强变化如图2所示，通过初始压强（P1）与反应结束后的压强（P2），可以计算出氧气的体积分数：O2%=（P1−P2）/P1 ×100%。

下列说法错误的是（）A．a～b段，说明试管放入热水中，空气受热，压强变大B．c点时，压强最大，白磷停止燃烧，已消耗全部的氧气C．d～e段，说明的是试管从热水中取出后，放入冷水中冷却的过程D．P1和P2的压强分别为a和e所对应的压强【答案】B【解析】A、空气受热，压强增大，实验的开始是试管在热水中恒温加热，所以a-b是试管放在热水中压强的变化情况，故选项正确；B、c点压强最大，且b-c是在极短的时间内上升，所以是白磷达到着火点，刚开始燃烧的状态，白磷燃烧放热，所以在极短时间内压强会增大，故选项错误；C、c-d是白磷燃烧的过程，氧气被不断消耗，压强减小，实验中白磷燃烧结束后将试管放入冷水中冷却，温度降低，压强减小，且最后会趋于平稳，所以d-e是试管放在冷水中冷却的过程，故选项正确；D、P1、P2对应的分别是初始压强和反应结束后的压强，a点是实验最开始的时候，所以P1是a所对应的压强，e是实验结束后最温度的点，所以P2是e所对应的压强，故选项正确；2. 用物质在空气中燃烧，可以测定空气中氧气的含量。