实验05 空气中氧气含量的测定-【同步实验课】
01实验梳理
02实验点拨
03典例分析
04对点训练
05真题感悟
【实验目的】 1.通过实验探究，学会测定空气中氧气含量的实验方法。 2.通过观看和动手实验，培养学生发现问题能力和实验操作能力。 3.通过实验探究，发现实验的不足之处并能加以改进，培养学生的科学探究思维。
【实验仪器】 大集气瓶、酒精灯、燃烧匙、烧杯、弹簧夹、橡皮塞和导管
【实验试剂】 红磷、蒸馏水
【实验步骤】 (1)按图所示连接装置，并检查装置的气密性；(2)集气瓶中加入少量水，并将水面上方空间分为5等份；(3)夹紧弹簧夹，取过量(或足量)红磷于燃烧匙中；(4)点燃红磷，立即伸入集气瓶中，塞紧瓶塞；(5)红磷熄灭并冷却后，再打开弹簧夹。
【实验现象】 (1)红磷燃烧产生大量白烟；(2)冷却后打开止水夹，烧杯中的水一部分沿导管流入集气瓶中，瓶内液面上升约1/5.
【实验结论】 空气中氧气约占空气总体积的1/5.
1.实验原理
(1)红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体减少，压强减小，冷却后打开止水夹，在大气压的作用下，烧杯内的水进入集气瓶中，进入水的体积即为瓶内消耗氧气的体积。
(2)反应的文字表达式：磷+氧气五氧化二磷。
【注意】
(1)此实验对实验药品的要求：只能消耗空气中的氧气，燃烧的产物不能是气体。
(2)实验开始时，预先在集气瓶里放入少量水的目的是；
①吸收热量，有利于降低温度；
②吸收生成的白烟，防止污染空气。
(3)倒吸进集气瓶的水不能充满整个集气瓶的原因：空气中的其他气体不与红磷反应且不溶于水。
(4)集气瓶内剩余气体的性质：
①物理性质：无色无味的气体，难溶于水；
②化学性质：不能燃烧也不支持燃烧。
2.实验误差分析
(1)若实验结果小于1/5，原因可能是：
①装置漏气，使装置外的空气进入集气瓶中；
②红磷量不足，瓶内氧气没有消耗完；
③未冷却到室温就打开止水夹，使进入集气瓶中的水的体积偏小。
(2)若实验结果大于1/5，原因可能是：
①弹簧夹没有夹紧，红磷燃烧时集气瓶内部分气体受热膨胀沿导管逸出；
②燃烧匙伸入集气瓶过慢，使装置内气体受热逸出。
3.实验改进
(1)改进原因：
①实验时在容器外点燃红磷，燃烧产物会污染环境，将燃着的红磷伸入集气瓶时，空气受热膨胀逸出，会使得测量结果偏大，因此需在密闭容器中进行。
②集气瓶的刻度读数较粗略，且会有部分水残留在导管中，使测量结果不准确。
(2)改进思路：
①点燃方式的改进：实验过程中不打开装置，使装置始终保持密闭，如图①、②所示。
②测量方式的改进：利用量筒或注射器等测量仪器，减小实验误差，使测定结果更加精确，如图③所示。
【典例01】
1．如图是“实验室测定空气中氧气含量”的实验装置图，下列有关说法错误的是
A．不能用木炭代替红磷进行实验
B．做该实验前，应检查装置的气密性
C．待装置冷却至室温后才能打开止水夹
D．若红磷不足，将导致测得氧气的含量大于五分之一
【典例02】
2．下图所列实验装置不能够用来测定空气中氧气含量的是
A． B． C． D．
【典例03】
3．某同学用如图所示装置测定空气中的氧气含量，下列有关说法正确的是
A．此实验的原理是利用铁燃烧消耗氧气 B．最终量筒内液面上升到40 mL处
C．该实验反应迅速，现象明显 D．此实验铁丝绒的多少不影响测量结果
【典例04】
4．资料显示，红磷和白磷都能在空气中燃烧。实验室分别用红磷（曲线ab）和白磷（曲线ac）燃烧测定密闭容器中氧气的含量，实验过程中用氧气传感器测得的密闭容器内氧气浓度如图所示。下列说法不正确的是
A．红磷在密闭容器中燃烧，产生大量白烟
B．燃烧停止后，容器中剩下的气体都主要是氮气
C．红磷燃烧消耗氧气的能力大于白磷
D．该图示说明选用红磷燃烧没有用白磷燃烧实验效果好
(2023·湖北武汉·统考模拟预测)
5．某兴趣小组同学用如图所示装置测定空气中氧气含量，下列说法正确的是
A．用木炭、硫或铁丝代替红磷，也可达到实验目的
B．红磷要适量，若红磷过量，则测得的结果偏大
C．红磷燃烧时产生大量白烟，燃烧停止后白烟慢慢消失
D．该实验说明：氧气约占空气总质量的五分之一
(2023·河北邯郸·校考二模)
6．如图所示装置可用于测定空气中氧气含量，下列说法中不正确的是
A．实验时红磷必须过量 B．点燃红磷前必须事先用弹簧夹夹紧橡皮管
C．红磷熄灭后应立刻打开弹簧夹 D．红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体主要是氮气
(2023·江苏徐州·校考二模)
7．某同学用如图所示装置测定空气里氧气的含量。实验时，连接好装置并检查不漏气后再进行后续操作。下列说法不正确的是
A．加热铜丝能够引燃白磷，主要利用了铜丝良好的导热性
B．通过注射器内水体积的变化，得出试管内空气中所含氧气的体积
C．白磷燃烧时产生大量白烟，等火焰熄灭后立即打开弹簧夹
D．实验时所用白磷要过量，以保证集气瓶内空气里的氧气能充分反应
(2023·内蒙古赤峰·统考三模)
8．用如图装置测定空气中氧气含量，有关说法错误的是
A．取用的红磷必须足量
B．引燃红磷后，左管内液面先下降后上升，冷却后升至刻度1
C．该装置环保，所得结果更准确
D．该装置还能测得稀有气体的体积分数
(2023·北京西城·统考二模)
9．利用如图装置测定空气中的氧气含量，下列说法正确的是
A．加入药品时，取少量的红磷
B．点燃酒精灯后，红磷燃烧，产生大量白色烟雾
C．实验开始时，注射器活塞的位置应处于最左端
D．注射器量程足够大时，弹簧夹始终打开不会影响实验结果
(2023·山东德州·统考二模)
10．下图为“测定空气里氧气含量”的装置，“惰性电热板”通电发热后不与空气中成分发生化学反应，左右有隔板，隔板间距离为20cm。关于该实验的有关说法错误的是
A．接通电源一段时间后，电热板上的红磷燃烧并产生大量白烟
B．若装置气密性不好，测得空气中氧气含量会偏大
C．反应结束后切断电源，冷却至室温后左右隔板间距离约为16cm
D．反应后剩余的主要气体既不能燃烧，也不支持燃烧
(2023·安徽·校联考三模)
11．镁的化学性质较活泼，能与氮气、二氧化碳、氧气等气体发生反应。如图装置气密性良好，先点燃过量的红磷，待红磷熄灭并冷却至室温，钟罩内水面上升约体积。再使用凸透镜会聚太阳光点燃镁带，镁带继续燃烧，水面继续上升到约位置。下列有关说法不正确的
A．用凸透镜会聚太阳光目的是使镁的温度达到着火点
B．该实验可以测定空气中氧气的含量
C．氮气的化学性质不活泼，不支持燃烧
D．金属燃烧不能用二氧化碳灭火
(2023·山东济南·统考一模)
12．用如图装置测定空气中氧气的含量：给硬质玻璃管中的铜粉（足量）持续加热并不断来回推拉注射器活塞直到反应完全，待装置冷却至室温，将气球内的气体全部挤出，待注射器活塞稳定后，注射器内气体体积减少了总容积的。下列关于该实验的说法中，错误的是
A．说明氧气约占空气总体积的
B．用木炭代替铜粉实验，也能得到相同结论
C．实验前，应检验装置的气密性
D．反应后集气瓶内剩余气体主要为氮气
(2023·四川德阳·统考一模)
13．燃烧法是测定空气中氧气含量的一种常用方法。某化学兴趣小组利用如图1装置监测燃烧时装置中氧气的含量变化，比较蜡烛与白磷的优劣，所取蜡烛和白磷均足量，氧气传感器显示氧气的体积分数与时间的关系如图2。下列说法正确的是
A．观察图2，足量的蜡烛和白磷均能完全耗尽氧气
B．若利用这两种物质燃烧测定空气中氧气含量，测定结果均偏高
C．纵坐标的数据减小后，又增大的原因是容器中氧气的量又增加了
D．若采用燃烧法测定空气中氧气含量，选用白磷的结果更接近准确值
(2023·海南省直辖县级单位·统考二模)
14．用如图1所示装置,分别进行足量的红磷或木炭在空气中燃烧的实验(装置冷却至室温后结束实验)，测定集气瓶内的压强变化如图2所示。
(1)图2曲线①数据表明，红磷燃烧后集气瓶内的压强低于起始压强，原因是 。
(2)某同学根据图2曲线②推断：不能用木炭测定空气中的氧气含量，其实验依据是 。
(2023·云南·统考中考真题)
15．仿照法国化学家拉瓦锡定量研究空气成分的原理，利用如图装置测定空气中氧气的含量，燃烧匙中应盛放的药品是
A．铁丝 B．木炭 C．红磷 D．硫粉
(2022·甘肃金昌·统考中考真题)
16．小亮同学设计了如图所示的装置测定空气中氧气的含量。下列关于该实验的说法错误的是
A．该实验利用了铜丝的导热性
B．红磷燃烧结束后，待装置恢复至室温时再读数
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．实验成功的标志为左侧玻璃管内液面约上升到刻度4处
(2023·湖南衡阳·统考中考真题)
17．拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量，如图所示，下列判断正确的是
A．a点时容器内氮气体积分数为85%
B．容器内物质总质量：b点>c点
C．氧气有剩余，说明物质燃烧时氧气必须达到一定浓度
D．此实验测得空气中氧气的质量分数为18%
(2023·内蒙古赤峰·统考中考真题)
一、下列是测定空气中氧气体积分数的实验装置，按要求回答问题：
实验中红磷燃烧的现象是 18 ；实验完毕打开止水夹，发现进入集气瓶中水的体积明显小于集气瓶中气体体积的五分之一，可能的原因是 19 (写出一点即可)。
(2022·四川甘孜·统考中考真题)
20．小科查阅资料发现P2O5有毒，在教材实验(如图1)的启发下设计了如图2的实验，用于测定空气中O2的含量。回答下列问题：
(1)图1、图2实验前均需检查装置的 。
(2)图1中红磷燃烧的现象是 ，打开弹簧夹K的最佳时机是 。
(3)图2实验中需要提供足量的 (填“铜粉”或“空气”)；在实验中反复推拉注射器是为了尽可能消耗装置中的 。
(4)室温下，图2实验测定的数据如下表(在气球完全干瘪的状态下测量注射器内气体的体积)：
硬质玻璃管的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中气体的体积
50.0mL 20.0mL 6.5mL
①反应消耗的O2的体积为 mL；
②实验测得空气中O2的体积分数为 (保留到小数点后一位)。
(5)图2实验的优点是 (答一点)。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【分析】测定空气中氧气含量的原理是，利用物质与空气中的氧气反应，又不生成气体，使瓶内气体减少，压强变小，水倒流入集气瓶内，倒流的水的体积就等于瓶内氧气的体积。
【详解】A、不可用木炭代替红磷进行实验，因为木炭燃烧生成气体，不符合题意；
B、做该实验前，应检查装置的气密性，否则易导致测定结果不准确，不符合题意；
C、待装置冷却至室温后才能打开止水夹读数，否则易导致测定结果偏小，不符合题意；
D、若红磷不足，使氧气不能完全反应，将导致测得氧气的含量小于空气体积的五分之一，符合题意。
故选D。
2．C
【详解】A、红磷燃烧，消耗氧气，生成白色固体五氧化二磷，使得内外产生气压差，水面上升，可以完成氧气的测定，故选项能达到实验目的；
B、红磷燃烧，消耗氧气，生成白色固体五氧化二磷，使得内外产生气压差，水会倒流进集气瓶，可以完成氧气测定，故选项能达到实验目的；
C、木炭燃烧生成二氧化碳气体，瓶内压强几乎不变，进入集气瓶水的体积偏小，不能用来测定空气中氧气含量，故选项不能达到实验目的；
D、白磷燃烧，消耗氧气，生成白色固体五氧化二磷，使得内外产生气压差，最终活塞向左移动，故选项能达到实验目的。
故选C。
3．B
【详解】A、铁丝绒在量筒中没有燃烧，利用的是铁丝缓慢氧化消耗氧气，A错误；
B、量筒共50mL，内有空气约50mL，消耗五分之一的氧气，约10mL，考虑量筒50mL刻度以上的有部分空气，消耗的氧气约十几毫升，液面上升十几毫升，约到量筒刻度三十几到四十，B正确；
C、铁丝绒与氧气接触面积大，反应速率变快，能较快看到铁丝生锈和液面上升的现象，但不是迅速，C错误；
D、过量的铁丝绒能完全消耗量筒内氧气，才能准确测定空气中氧气含量，D错误。
故选：B。
4．C
【详解】A、红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷（白色固体），则会产生大量白烟，正确。
B、红磷、白磷能消耗装置中的氧气，不与氮气反应，氧气浓度为8.3%、5.1%时容器中的气体主要是氮气，正确。
C、根据图像分析，红磷、白磷燃烧消耗氧气熄灭后，红磷剩余氧气的浓度8.3%大于白磷剩余的5.1%，说明红磷燃烧消耗氧气的能力小于白磷，错误。
D、分析图像，白磷消耗氧气最终剩余气体中氧气的浓度为5.1%，红磷消耗氧气最终剩余气体中氧气的浓度为8.3%，白磷消耗氧气更多，用白磷的效果比红磷好，正确。
故选：C。
5．C
【详解】A、木炭燃烧生成二氧化碳，硫燃烧生成二氧化硫，导致水不能进入集气瓶，铁不能空气中燃烧，都不能测定氧气含量，故选项A错误；
B、红磷应该足量或过量，确保集气瓶中的氧气完全反应，实验结果更准确，故选项B错误；
C、红磷燃烧时产生大量白烟，燃烧停止后白烟慢慢消失，是因为白烟是五氧化二磷，能够溶解在水中，故选项C正确；
D、该实验测得氧气约占空气总体积（不是总质量）的五分之一，故选项D正确；
故选：C。
6．C
【详解】A、实验时红磷一定过量，这样才能充分消耗氧气，选项说法正确；
B、点燃红磷前先用弹簧夹夹紧乳胶管，否则装置漏气会影响氧气含量测定，选项说法正确；
C、红磷熄灭后冷却至室温才能打开弹簧夹，否则红磷燃烧放热会导致气压变大影响氧气含量测定，选项说法不正确；
D、空气主要成分是氧气和氮气，红磷燃烧消耗完瓶内的氧气，集气瓶内剩下的气体主要是氮气，选项说法正确。
故选C。
7．C
【详解】A、加热铜丝能够引燃白磷，主要利用了铜丝良好的导热性，说法正确，不符合题意；
B、白磷燃烧消耗氧气，试管内的气压减小，注射器会自动流入试管中，流入的水体积等于消耗的氧气体积，通过注射器内水体积的变化，得出试管内空气中所含氧气的体积， 说法正确，不符合题意；
C、白磷燃烧时产生大量白烟，等火焰熄灭后不能立即打开弹簧夹 ，此时试管内的气压偏大，进入的水体积偏小，测量结果不准确，说法错误，符合题意；
D、实验时所用白磷要过量，以保证集气瓶内空气里的氧气能充分反应，使实验结果更准确，说法正确，不符合题意。
故选C。
8．D
【详解】A、取用的红磷必须足量，才能将装置内氧气耗尽，否则会导致实验结果偏小，不符合题意；
B、引燃红磷后，红磷燃烧，放出大量的热，装置内气体受热膨胀，压强增大，左管内液面下降，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，故左管内液面上升，氧气约占空气体积的，故冷却后升至刻度1，不符合题意；
C、该装置在密闭容器中进行，反应生成的五氧化二磷不会逸出，比较环保，且避免了盛有点燃红磷的燃烧匙伸入集气瓶中时，气体的受热膨胀逸出，误差小，不符合题意；
D、该装置是通过红磷燃烧消耗氧气，测定空气中氧气的含量，无法测得稀有气体的体积分数，符合题意。
故选D。
9．D
【详解】A、加入药品时，取足量的红磷，耗尽氧气，故A错误；
B、点燃酒精灯后，红磷燃烧，产生大量白烟，故B错误；
C、实验结束，红磷消耗了氧气，试管内压强减小，注射器的活塞会向左移动，移动的体积即为消耗氧气的体积，所以实验开始时，注射器活塞的位置不能处于最左端，故C错误；
D、注射器量程足够大时，弹簧夹始终打开，红磷消耗的是整个装置内的氧气，由于注射器量程足够大时，所以试管内的氧气忽略不计，故不会影响实验结果，故D正确。
故选D。
10．B
【详解】A、接通电源一段时间，温度升高至红磷的着火点后，电热板上的红磷燃烧并产生大量的白烟，故选项说法正确；
B、若装置气密性不好，在实验结束后冷却过程中，空气进入，使测得空气中氧气含量会偏小，故选项说法不正确；
C、氧气约占空气总体积的五分之一，左右隔板距离为20cm，氧气的体积为20cm×=4cm。实验结束切断电源，冷却至室温后左右隔板距离约为20cm-4cm=16cm，故选项说法正确；
D、红磷燃烧一段时间后熄灭，说明反应后剩余气体不能燃烧，也不支持燃烧，故选项说法正确。
故选B。
11．C
【详解】A、用凸透镜会聚太阳光使镁温度升高，温度达到着火点，镁燃烧，不符合题意；
B、红磷燃烧后生成五氧化二磷固体，因此导致装置内的压强减小，故能准确测定出氧气的体积，不符合题意；
C、镁的化学性质较活泼，能与氮气、二氧化碳、氧气等气体发生反应，氮气能支持镁燃烧，符合题意；
D、镁的化学性质较活泼，能与氮气、二氧化碳、氧气等气体发生反应，故金属燃烧不能用二氧化碳灭火，不符合题意；
故选C。
12．B
【详解】A、注射器内气体减少的体积为氧气的体积，气体体积减少了，所以氧气约占空气体积的，选项正确；
B、木炭燃烧生成二氧化碳，产生了新的气体，影响实验结果，选项错误；
C、实验前先组装实验仪器，然后检查装置的气密性，以免装置漏气导致结果错误，选项正确；
D、空气中主要存在氮气和氧气，氧气被消耗，则剩余的气体主要为氮气，选项正确。
故选B。
13．D
【详解】A.观察图2可知，氧气的体积分数都没有变为零，所以足量的蜡烛和白磷均不能完全耗尽氧气，故A错误；
B.利用这两种物质燃烧测定空气中氧气含量，氧气都没有耗尽，测定结果均偏低，故B错误；
C.纵坐标的数据减小是因为氧气被消耗，又增大的原因是因为容器中气体体积减小，氧气的体积分数发生改变，氧气的量并没有改变，故C错误；
D.若采用燃烧法测定空气中氧气含量，选用白磷的结果更接近准确值，因为它反应消耗氧气较彻底，故D正确。
故选：D。
14．(1)红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，产生五氧化二磷固体，气体质量减小，压强也减小
(2)燃烧消耗氧气的同时产生气体，容器内气压几乎不变，没有产生压强差
【详解】（1）图2曲线①数据表明，红磷燃烧后集气瓶内的压强低于起始压强，原因是红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，产生五氧化二磷固体，气体质量减小，压强也减小；
（2）某同学根据图2曲线②推断：不能用木炭测定空气中的氧气含量，其实验依据是燃烧消耗氧气的同时产生气体，容器内气压几乎不变，没有产生压强差。
15．C
【详解】A.因为铁丝不能在空气燃烧，故A错误；
B.木炭燃烧会生成二氧化碳导致两边压强变化不明显，故B错误；
C.红磷燃烧会消耗氧气，集气瓶中的液面会上升五分之一，故C正确；
D.硫燃烧会生成二氧化硫导致两边压强变化不明显，故D错误；
故答案为：C
【点睛】可以用来测定空气中氧气含量的物质应该具备的条件是：能和空气中的氧气反应，生成物是固体，不能和空气中的其它物质发生化学反应。
16．D
【分析】本题实验原理：，酒精灯加热铜丝，铜是热的良导体，导热使得左侧红磷燃烧，红磷燃烧消耗管内氧气，生成五氧化二磷固体，固体在水中溶解使得左边管内气体减少压强减少，右侧大气压使得水进入左侧，左侧液面会升高，升高的部分就是消耗的氧气部分，从而测定出空气中氧气的体积分数。
【详解】A、经实验分析，该实验利用了铜丝的导热性，说法正确；
B、红磷燃烧结束后，待装置恢复至室温时再读数，否则会产生误差使得体积分数计算偏大，说法正确；
C、将左侧空气体积划分为5等份，其中氧气约占1等份，理论上实验成功管内液面约上升到刻度1处，C项说法正确，D项说法错误；
故选D。
17．C
【详解】A、由曲线图可知：a点时容器内氧气的体积分数为15%。故容器内其余气体（氮气、稀有气体、二氧化碳等）的浓度为85%，故氮气体积分数小于85%，故A错误，不符合题意；
B、由图可知，反应是在密闭容器中进行的，故根据质量守恒定律，反应前后物质的质量不变，故容器内物质总质量：b点=c点，故B错误，不符合题意；
C、由曲线图可知：反应停止时，容器内剩余3%体积分数的氧气，由于红磷足量，故氧气有剩余，说明物质燃烧时氧气必须达到一定浓度，故C正确，符合题意；
D、由曲线图可知：反应过程中氧气的体积分数减小18%，且不是质量分数，故D错误，不符合题意。
故选：C。
18．产生大量白烟，放出热量 19．红磷的量不足（合理即可）
【解析】18．红磷燃烧现象为：产生大量白烟，放出热量，故填：产生大量白烟，放出热量；
19．实验完毕打开止水夹，发现进入集气瓶中水的体积明显小于集气瓶中气体体积的五分之一，可能的原因是：红磷的量不足、装置漏气、没有冷却到室温就打开止水夹等，故填：红磷的量不足（合理即可）。
20．(1)气密性
(2) 冒白烟，放热 火焰熄灭并冷却后
(3) 铜粉 氧气##O2
(4) 13.5 19.3%
(5)装置始终密闭，实验更环保，实验结果更准确
【详解】（1）要测定空气中氧气的含量，装置需密闭，则图1、图2实验前均需检查装置的气密性。
（2）红磷燃烧生成五氧化二磷，现象为冒白烟，放热；为使实验结果正确，应在火焰熄灭并冷却后打开弹簧夹K。
（3）图2实验中需要提供足量铜粉，确保将空气中氧气消耗尽；在实验中反复推拉注射器是为了尽可能消耗装置中的氧气。
（4）①反应消耗的O2的体积为20.0mL-6.5mL=13.5mL。
②实验测得空气中O2的体积分数为。
（5）图1中红磷燃烧生成的五氧化二磷有毒，需在瓶外点燃红磷，图2用铜和氧气反应，生成氧化铜，装置始终密闭，实验更环保，实验结果更准确。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
