2019年中考化学总复习冲刺高频考点空气组成的测定数字化实验探究题(word版有答案)

空气组成的测定数字化实验探究题
1、用如图所示实验装置测定空气中氧气含量。

1）图1 中，发生反应的化学方程式为。

2）图2中，CD 段气压变化的原因是。

3）实验前广口瓶内空气体积为V，烧杯中水的体积为V 1；实验后烧杯中剩余水的体积为V 2．计算空气中氧气体积分数的表达式为（用V、V1、V 2表示）。

【答案】
解：（1）磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷；故填：4P+5O2 2P2O5；
（2）红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，氧气被消耗，图象中CD段气压变化的原因是集气瓶中的氧气被消耗，温度逐渐恢复至室温，压强减小。

故填：温度降低至室温、瓶中氧气被消耗；
（3）烧杯中水的体积为V1；实验后烧杯中剩余水的体积为V2，即进入广口瓶的水的体积即为消耗的氧气体积，为：V1-V 2，实验前广口瓶内空气体积为V，所以空气中氧气体积分数的表达式为
；故填：
2、实验是科学探究的重要方法。

如图是测定空气中氧气含量的三套实验装置，请结合图示回答下列问题：
（ 1）图一中反应的化学方程式为。

测定氧气含量前必须检查装置的气密性，检查图一装
置气密性的方法是 。

（ 2）由图一实验可推知反应后剩余气体的性质：物理性质
；化学性质 。

（3）对图一实验进行了如图二所示的改进。

图二装置的试管中空气体积为 25mL ，反应前注射器活塞位于 15mL 刻度处，反应完毕后打开弹簧夹，注射器活塞位于 11mL 刻度处，则该实验测得空气中氧气的体积 分数为 。

小明分析，该实验结果与理论值有差异的可能原因是 （任答 1 点）。

（ 4）与图一实验相比，图三实验的优点是 （答一点）。

图三实验中，为了使氧气反应更充分，实验中采取的措施合理的是 （填序号）。

A ．铜粉平铺在玻璃管中 B ．反复推拉注射器的活塞
C ．增加铜粉的质量
（5）为了帮助同学们的理解图一实验的原理，利用传感器技术实时测定了图一实验过程中装置内的压强、 温度和氧气浓度，三条曲线变化趋势如图四所示。

试回答：
①其中 Y 曲线表示的是 （填“温度”或“氧气浓度”）。

②结合 X 、 Y 两条曲线，解释图三中 BC 段压强变化的原因是 。

【答案】
解：（ 1）图一中红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式为： 4P+5O 2 2P 2O 5；
检查图一装置气密性的方法是：连接装置，双手紧捂广口瓶，如果导管口出现气泡，说明装置不漏气。

故填： 4P+5O 2
2P 2O 5 ；连接装置，双手紧捂广口瓶，如果导管口出现气泡，说明装置不漏气。

（2）由图一实验可推知反应后剩余气体的性
质： 烧。

故填：不溶于水；不能燃烧，不支持燃烧。

（3）该实验测得空气中氧气的体积分数为：
小明分析，该实验结果偏小原因：红磷不足，装置漏气，没有冷却至室温就打开弹簧夹等。

故填： 16% ；装置漏气。

（ 4）与图一实验相比，图三实验的优点是：防止了燃烧匙伸入集气瓶中时导致的部分气体受热膨胀逸出， 实验结果更准确，同时防止了反应生成的五氧化二磷扩散到空气中污染环境； 图三实验中，为了使氧气反应更充分，实验中采取的措施合理的是：铜粉平铺在玻璃管中，以增大反应物 接触面积，使反应更充分；
B ．反复推拉注射器的活塞，使反应物充分接触，反应更充分；
C ．增加铜粉的质量不能使反应更充分。

故填：更环保； AB 。

物理性质：不溶于水；化学性质：不能燃烧，不支持燃
（5）①其中Y 曲线表示的是氧气浓度，这是因为随着反应进行，氧气浓度减小，符合Y 曲线。

故填：氧气浓度。

②图三中BC 段压强变化的原因是：氧气减少压强减小，温度升高压强增大，温度升高导致的压强增大大于氧气减少导致的压强减小。

故填：氧气减少压强减小，温度升高压强增大，温度升高导致的压强增大大于氧气减少导致的压强减小。

3、空气中氧气含量测定的再认知．
【经典赏析】
法国化学家（填名字）用定量的方法研究了空气的成分（如图1），测出氧气约占空气体积
的20% ，该实验选择汞的优点有．
A 汞俗称水银，常温下呈液态，安全无毒
B 反应生成的氧化汞是固态，不影响压强
C 加热时汞只与氧气反应，不与其他气体反应
【实验回顾】课本中采用图2 红磷燃烧的方法，模拟测定空气中氧气含量，红磷燃烧的化学方程式为，某实验小组先连接好仪器，再，在正确操作的前提下，多次测量取平均值，测出的氧气含量常常远低于21%．
【提出问题】为什么图2 实验测出的氧气含量始终偏小？【探究和分析】
实验小组在老师的帮助下设计图3 装置，接通电源使用电烙铁发热，引燃物质，利用传感器技术实时测定实验过程中装置内的压强、温度、和氧气浓度，得到三条曲线，变化趋势如图4 所示．
（1）实验小组分别用过量红磷、白磷、蜡烛进行该实验（注：白磷和红磷燃烧产物、现象均相同）．传感器测得反应后剩余氧气的浓度分别为8.85%、3.21%、16.7%．结合数据，实验小组找到图2 实验测出的氧气含量始终偏小的原因，由此可见，使用汞的另一个主要优点是．以上三种物质的实验，所得数据与图1 实验数据最接近的物质是．
（2）X 曲线表示压强变化趋势，Y 曲线表示（填“温度”或“氧气浓度”）变化趋势，结合Y、Z 两条曲线，综合分析，图4中AB 段压强变化的原因是．
（3）在白磷燃烧的实验中，小组同学事先在燃烧瓶中加入a体积的水，实验后测得燃烧瓶中水的体积是b，燃烧瓶的容积是c，用a、b、c 和相关数据计算：空气中氧气的体积分数= × 100%．
【反思与交流】
清华大学宋心琦教授高度评价图1 的经典实验，认为该实验充分体现了化学学科的特点，是一个具有典型意义的科学实验，是化学发展史中的一个事件，部分评价内容如下：
①反应生成的氧化汞在这个温度下呈固态，且不溶于汞，因为密度低于液态汞，所以浮在汞的液面上，很容易分离．
②氧化汞500℃左右可以分解，同一曲颈瓶即可完成它的分解．使分解后得到的气体产物回流到剩余气体的空间后，就可以证明曲颈瓶内气体是否因为和汞结合成氧化汞才减少的．此外，化学家还进而证明曲颈瓶内和氧化汞分解产生的气体混合后得到的气体，其性质和原来放置在曲颈瓶内的空气完全相同．
（4）评价①中涉及到的内容，属于氧化汞的（填“物理”或“化学”）性质．
（5）评价②中氧化汞（HgO ）在500℃左右时可分解为汞（Hg）和氧气，该反应的化学方程式为
（6）通过以上赏析，你认为，一个具备较高水平和价值的科学实验，一定具备的特点是
A 实验方案科学
B 实验设计科学
C 仪器装置复杂
D 获取结论严谨
E 实验耗时较长．答案：解：【经典赏析】法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分，测出氧气约占空气体积的20% ；该实验选择汞的优点有：反应生成的氧化汞是固态，不影响压强；加热时汞只与氧气反应，不与其他气体反应．
故填：拉瓦锡；BC ．【实验回顾】
红磷燃烧的化学方程式为：4P+5O 2 2P 2O5；
某实验小组先连接好仪器，再检查装置气密性．
故填：4P+5O 2 2P2O 5；检查装置气密性．
【探究和分析】
（1）结合数据，实验小组找到图2 实验测出的氧气含量始终偏小的原因是氧气不能完全反应，由此可见，使用汞的另一个主要优点是能使氧气完全反应；
以上三种物质的实验，所得数据与图1 实验数据最接近的物质是白磷，这是因为白磷消耗氧气最彻底．故填：能使氧气完全反应；白磷．
（2）X 曲线表示压强变化趋势，Y 曲线表示温度变化趋势，这是因为红磷燃烧放热，导致温度升高，完全反应后不再放热，温度降低至原来的温度；
结合Y、Z两条曲线，综合分析，图4中AB段压强变化的原因是温度升高导致的气压增大大于氧气消耗导致的气压减小．
故填：温度；温度升高导致的气压增大大于氧气消耗导致的气压减小．
（3）瓶中氧气体积为：b-a ，瓶中空气体积为：c-a ，空气中氧气的体积分数=
【反思与交流】
（4）评价①中涉及到的内容，不需要通过化学变化表现出来，都属于氧化汞的物理性质．故填：物理．
（5）评价②中氧化汞（HgO）在500℃左右时可分解为汞（Hg）和氧气，该反应的化学方程式为：2HgO
2Hg+O2↑．
故填：2HgO 2Hg+O2↑．
（6）通过以上赏析，你认为，一个具备较高水平和价值的科学实验，一定具备的特点是实验方案科学；实验设计科学；获取结论严谨．
故填：ABD．
4、用如图装置进行测定空气中氧气含量的实验，操作步骤如下：
①在125mL 集气瓶中先倒入25mL 水，将50mL 的注射器活塞置于35mL 刻度处，连接并检查装置气密性；
②将足量红磷放在燃烧匙内，按图示方式固定好，再将弹簧夹夹紧橡皮管；③电热棒通电加热，使红磷和氧气充分反应；
④火焰熄灭后，振荡集气瓶，待⋯⋯后，再松开弹簧夹；
⑤在注射器上读取相应的数据，计算氧气含量。

请回答下列问题：
（1）该实验的原理是（用化学方程式表示）；
（2）检查气密性的操作是；
（3）请补充完整步骤④；
（4）正确操作完成实验后，注射器活塞最终应停在约mL 刻度处（忽略导管内空气的影响）【答案】
解：（1）磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷；故填：4P+5O2 2P2O5；
（2）检查该装置气密性的方法是向左推动活塞，再松开活塞，若活塞能恢复至原位置，说明装置的气密性是良好的；故填：向左推动活塞，再松开活塞，若活塞能恢复至原位置，说明装置的气密性是良好的；
（3）火焰熄灭后，振荡集气瓶，待装置冷却至室温后，再松开弹簧夹；故填：装置冷却至室温；
（4）集气瓶内有100mL的空气，足量的红磷燃烧耗尽了集气瓶内的氧气，氧气的体积为：100mL× 1/5 =20mL，所以注射器活塞最终应停在约35mL-20mL=15mL刻度处；故填：15 。

5、某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（见图Ⅰ）进行了大胆改进，设计图Ⅱ（选
用容积为40mL 的18× 180mm 的试管作反应容器）实验方案进行。

请你对比分析下面图Ⅰ、图Ⅱ实验，回答下列有关问题：
（1）指出实验中 A 、B 仪器的名称： A
、B 红磷燃烧的
化学方程式为 。

（ 2）图Ⅱ实验的操作步骤如下：①点燃酒精灯。

②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹。

③将足量红 磷平装入试管中，将 20mL 的注射器活塞置于 10mL 刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹 簧夹紧橡皮管。

④读取注射器活塞的数据。

你认为正确的实验操作顺序是 （填序号）。

（ 3）图Ⅱ实验中，理论上注射器活塞将从 10mL 刻度处慢慢前移到约为 mL 刻度处才停止。

但是实验前小组同学忘记夹紧弹簧夹， 则活塞会 运动，最后停留在 mL 刻度处。

若按图Ⅱ方案进行实验，小组的同学实验时可能出现的后果是 。

（ 4）若实验时使用的红磷过多对实验结果影响是
（填“偏大、偏小、不变”）。

对照图 Ⅰ实验，你认为图Ⅱ实验的可取之处是 。

（回答一点即可）
【答案】
解：（ 1）A 是集气瓶，可以用来测定空气中氧气的含量的实验装置，也可以用来收集气体； B 是烧杯，常 用来配制溶液，检查装置的气密性，测定氧气的含量等；
图 I 实验中发生的反应是红磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，化学方程式为： 4P+5O 2 2P 2O 5； （ 2）图Ⅱ实验的正确操作步骤如下：先将少量红磷平装入试管中，将 20mL 的注射器活塞置于 10mL 刻度 处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管，再点燃酒精灯，再撤去酒精灯，待试管冷 却后松开弹簧夹，最后读取注射器活塞的数据，故选：③①②④；
（ 3）图Ⅱ实验中，消耗的氧气体积约为： 40mL × 1/5=8mL ，注射器活塞将从 10mL 刻度处慢慢前移到约为 2mL 刻度处才停止；
图Ⅱ实验中，若不使用弹簧夹，消耗的氧气体积约为： 50mL ×1/5 =10mL ，注射器活塞最终将从 10mL 刻度 处慢慢前移到约为 0mL 刻度处才停止；
（ 4）若实验时使用的红磷过多对实验结果影响是不变，对照图 I 实验，图Ⅱ实验的优点是：避免了燃烧 匙伸入集气瓶时空气膨胀逸出，同时能够防止五氧化二磷扩散到空气中污染环境。

故答案为：（ 1）集气瓶，烧杯； 4P+5O 2
2P 2O 5；
（2）③①②④；
（3）2，0；
（ 4）不变，实验更准确。

6、空气是一种十分重要的自然资源，请回答下列问题。

（1） 2018年 5月 9日我国成功发射高分五号卫星，它是世界首颗实现对大气和陆地综合观测的全谱段高 光谱卫星，可通过对大气污染气体、温室气体等物理要素的监测，动态反映我国空气质量状况。

下列属于 空气污染物的是 。

A ．臭氧
B ．一氧化碳
C ．PM 2.5
D ．PM 10
（ 2）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，某同学用如图 1 所示装置进行验 证。

其中能较准确测得氧气约占空气总体积的 1/5 的是 （烧杯和集气瓶中液体为水）
用上述正确装置测量氧气体积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 。

（ 3）在上面（ 2）中的实验证明了氮气有
的化学性质和 物理性质。

某化学兴趣小组设计了如图 2 所示的装置测量氧气的体积分数，集气瓶里预先装进的 50mL 水，在实验过 程
中起到 作用（填序号）。

A 、加快集气瓶冷却 B 、液封导气管末端以防气体逸出 C 、缓冲集气瓶内气压骤然升高
（ 4）空气中氧气含量测定的经典赏析。

教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置 如图 3）。

A ．本实验中选择使用汞的优点有：
①汞在加热的条件下，只和氧气反应。

②汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来测见反应器 内空间体积的变化。

③ 生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气中， 把得到的氧气加到剩下的 4/5 体积的气体中， 结果所得气体跟 空气的性质完全一样。

根据资料卡片，请再补充本实验使用汞的两个优点，并说明依据。

④。

⑤ 。

B ．通过实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积 1/5 的结论。

请根据现在
的认识，对此结论予以补充。

。

【答案】
解：（ 1）臭氧、一氧化碳、 PM 2.5 、PM 10，以上都属于空气污染物；故填： A BCD ；
（2）装置 A 红磷燃烧放出热量造成装置内的气体膨胀部分逸出，无法测定空气中氧气的含量；硫燃烧生 成二氧化硫气体装置内的气体压强不变，铁丝在空气中不燃烧
，所以均无法测定空气中氧气的含量；而装置 C 中的红磷燃烧生成五氧化二磷固体，且该装置事先有止水 夹夹住导管，所以能较准确测得氧气约占空气总体积的 1/5 ；实验中若加入的红磷量不足或装置漏气均会 导致测定结果偏小；故填： C ；红磷量不足；装置漏气（其他答案合理即可）；
（3）红磷燃烧消耗氧气，证明氮气不燃烧也不支持燃烧，且难溶于水白磷燃烧时集气瓶内压力增大过度，会使集气瓶中气体受热膨胀而逸出，所以集气瓶内预先装入适量的水，使白磷燃烧时集气瓶内气压不会过度增大，不至于使集气瓶中气体受热膨胀而逸出。

同时还可以加快集气瓶冷却，缓冲集气瓶内气压的骤然升高，故选ABC；故填：不可燃、不助燃；难溶于水；ABC；
（4）A．根据资料卡片信息可知，用金属汞来测定空气中氧气的含量的优点是：汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽。

氧化汞的密度小于汞，且不溶于汞，因此易与汞分离；
B．空气中不但含有氮气与氧气，还含有稀有气体等其他气体与杂质；即空气的成分按体积计大约是：氧
气21%、氮气78%、稀有气体等其他成分1%。

故填：A．④汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽。

⑤氧化汞的密度小于汞，且不溶于汞，因此易与汞分离。

（其他合理答案均给分）
B．空气的成分按体积计大约是：氧气21%、氮气78%、稀有气体等其他成分1%。

7、某化学兴趣小组利用图1 进行空气中氧气含量测定，请你参与实验，并回答下列有关问题：
实验过程如下：第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。

第二步：点燃燃烧匙内的过量红磷，迅速伸入集气瓶中后并塞上橡皮塞。

第三步：待红磷熄灭后立即打开弹簧夹，发现烧杯中水被倒吸入集气瓶中，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）实验中红磷过量目的是。

（2）实验过程中，观察到的主要现象是，反应的化学方程式是。

根据实验现象，得出的结论是。

（3）实验结束后瓶中剩余气体主要为氮气，在该实验体现出氮气的性质有①②
（4）某同学用图1 实验装置测做实验时发现：集气瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5 ，你认为导致这一结果的原因可能是① ② （写两点即可）。

（5）某学生用蜡烛代替图1 中的红磷，当蜡烛停止燃烧，集气瓶冷却到室温。

打开弹簧夹后，发现水不能进入集气瓶，原因是。

（6）图2 是该兴趣小组的测定空气中氧气含量的改进装置，选用实际容积为40mL 的试管作为反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与实际容积为60mL 且润滑性很好的针筒注射器组成如图2 的实验装置。

假设此实验能够按照设想正常进行，白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，且两个容器间的导管足够粗，保持空气正常流动。

请回答下列问题：实验前，打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL 刻度处推至15mL 刻度处，然后松开手，若活塞仍能返
回至20mL 刻度处，则说明；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。

写出活塞运动最终停止的位置：活塞前沿约在mL 刻度处；
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。

写出活塞运动最终停止的位置：活塞前沿约在mL 刻度处；
（7）对照图1实验，你认为图2 实验有何优点（回答一点即可）。

【答案】
解：（1）该实验中红磷需稍过量，目的是使集气瓶中的氧气完全反应，使实验结果更准确；故填：充分消耗集气瓶内的氧气；（2）红磷燃烧时会产生大量的白色五氧化二磷固体，因此可观察到产生大量白烟；冷却至室温后，烧杯中的水进入集气瓶，进入的水的体积约占集气瓶容积的五分之一，由此可知，氧气约占空气体积的五分之
一；故填：磷燃烧生成大量白烟，集气瓶中水面上升约五分之一；4P+5O2 2P2O5 ；空气中氧气约占空
气总体积的五分之一；
（3）进入集气瓶中水的体积约为集气瓶体积的五分之一，所以可以判断氮气的物理性质为难溶于水的气体；而红磷没有充分燃烧，反应后剩余，且不能继续燃烧可以判断氮气不能支持燃烧，且不和磷反应；故填：气体难溶于水；不支持燃烧，不和磷反应；
（4）如果装置漏气或是红磷的量不足都会使进入集气瓶的水的体积小于1/5 ；故填：装置漏气；没有冷
却到室温就打开弹簧夹等；
（5）水不能进入集气瓶，是因为石蜡燃烧生成二氧化碳，装置内的气压不变，导致水不能进入集气瓶。

故填：不可行，石蜡燃烧生成二氧化碳气体，装置内的压强几乎不变，水几乎不会进入集气瓶；
（6）打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至
20mL刻度处，则说明整个装置都不漏气；故填：装置气密性良好；若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，这时白磷燃烧消耗掉的只是试管内的氧气为40mL×1/5 =8mL，所以活塞应停在20mL-8mL=12mL的刻度处；
（3）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，白磷实际消耗掉的是试管40mL和注射器内20mL的氧气为（40mL+20mL）× 1/5 =12mL，所以活塞应停在20mL-12mL=8mL的刻度处；
8、气体压力传感器与数据采集器和数据处理软件相结合，可用于检测密闭体系内气压变化，并讲气压变化以数字、曲线等多种形式通过计算机实时显示出来，如图为空气中氧气含量测定实验的实验装置图图1 及用气体压力传感器测的集气瓶中气压变化图图2。

（1）红磷燃烧的化学方程式为；
（2）实验中红磷要足量的原因是；实验前在集气瓶中预先放入了20ml 的水，此处
水的作用是；若集气瓶的内部体积为200ml ，则理论上倒流入集气瓶中的水的体积为；
（3）图2中BC 段气压变化的原因是；CD段气压变化的原因是；导
致DE 段气压变化的实验操作是；
【答案】
解：
（1）红磷燃烧的化学方程式为4P+5O2 2P2O5。

（2）实验中红磷要足量的原因是将氧气完全消耗尽；实验前在集气瓶中预先放入了20ml 的水，此处水的作用是吸收热量，使温度尽快降到室温；若集气瓶的内部体积为200ml，则理论上倒流入集气瓶中的水的体积为（200ml-20ml ）× 1/5 =36ml；
（3）图2中BC段气压变化的原因是红磷燃烧放热，使瓶内气体受热膨胀；CD段气压变化的原因是温度逐渐降低，瓶内气体收缩；导致DE段气压变化的实验操作是打开弹簧夹；故答案为：
（1）4P+5O2 2P2O5；
（2）将氧气完全消耗尽；吸收热量，使温度尽快降到室温；36ml；、
（3）温度逐渐降低，瓶内气体收缩；红磷燃烧放热，使瓶内气体受热膨胀；打开弹簧夹。