组卷网 > 初中化学综合库 > 身边的化学物质 > 空气 > 空气的组成 > 拉瓦锡测定空气组成的实验
题型:科学探究题 难度:0.4 引用次数:90 题号:16885960
历史上众多的化学家对空气展开了一系列的研究,以下四种装置都是对空气成分的探究,请回答下列问题:


(1)1777年,拉瓦锡在曲颈瓶中(装置A)加热汞(Hg),玻璃钟罩及瓶中气体体积V1=50立方英寸(一种体积单位,下同)。加热第2天,瓶中汞表面出现红色粉末氧化汞(HgO)。12天后,红色粉末质量不再增加,此时结束实验。使装置冷却至室温,玻璃钟罩及瓶中气体体积经测量V2=40立方英寸。
①加热12天至红色粉末质量不再增加时才结束的原因是_____________
②根据拉瓦锡的实验,计算出空气中氧气的体积含量为_______________
(2)查阅资料:镁在氧气、氮气、二氧化碳都可以燃烧。
人们沿着科学家的足迹,对反应物进行了优化,分别用铜粉、红磷等与氧气进行实验。
①图B、D实验过程中,需要不断推拉注射器活塞的目的是_____________。图B实验中小气球的作用是_____________
②装置C、D的实验中红磷燃烧生成白色五氧化二磷固体,反应的文字方程式为_____________
注意:若答对以下小题奖励3分,化学试卷总分不超过40分。
(3)①未待装置冷却至室温就读数,会造成测定空气中氧气的含量_____________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
②若用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量是否可以,说明理由_____________
③用镁条代替红磷或铜粉来测定空气中氧气的含量是否可以,说明理由:_____________

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科学探究题 | 较难 (0.4)
【推荐1】小丽对家中的家用制氧机产生了浓厚的兴趣。她通过阅读说明书了解到家用制氧机的工作原理如下:在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气,制取高浓度氧气。小丽用这台家用制氧机制取并收集了一袋气体,带到实验室对其进行研究。
   
实验Ⅰ:验证气体的性质。
把一根蜡烛插入到盛有该气体的集气瓶中,观察到蜡烛燃烧更旺,发出 __________ 、并产生两种新物质。反应的表达式为 _____
实验Ⅱ:测定气体中氧气的含量。
小丽设计了如图所示装置,加入一定量的白磷。检查并确定装置的气密性良好,然后进行实验,并重复多次。(实验过程中由压强差引起的误差忽略不计)
实验步骤:
①加入药品,将装置连接固定
②打开止水夹a和b,向A中缓慢鼓入一定量气体后关闭止水夹a和b,观察A中水进入到B中,B中水的体积为200mL。
③用凸透镜聚光引燃白磷
④待白磷熄灭并冷却到室温,再 _____ (填写实验步骤),观察到 _____ 的现象,说明收集的气体不是纯净的氧气。
⑤记录B中剩余水的体积。
实验次序12345
B中剩余水体积/mL10041384239
数据处理和分析:
(1)在上表数据中,第 _____ 次的数据偏差较大,导致产生较大误差的原因是实验时 _____
(2)其余4组数据取平均值来进行计算,该家用制氧机制得的气体中氧气的体积分数为 _____ %。
2019-07-01更新 | 138次组卷
【推荐2】二百多年前,法国化学家拉瓦锡用图1装置定量的研究了空气的成分。仿照这个历史上著名实验的原理,用图2所示装置来测定空气中氧气的含量。

【实验回顾】图2是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。写出红磷燃烧的符号表达式 _____
【分析讨论】用红磷燃烧的方法测出的氧气含量总是低于21%,有没有其他物质可以代替红磷进行实验而使实验结果更准确呢?
【实验改进1】同学们用蜡烛代替红磷测定空气中氧气的含量,发现蜡烛很快熄灭,回流到集气瓶中的水远远小于瓶中气体体积的1/5。是什么原因所致呢?
【猜想与假设】猜想①:蜡烛燃烧产生CO2气体;猜想②: _____
【实验验证】将蜡烛点燃后用氧气传感器定量测定瓶中的氧气含量,数据如图3。

【得出结论】空气中氧气体积分数降低了 _____ %。
【查阅资料】在老师的指导下,同学们查阅了红磷、白磷、蜡烛等可燃物燃烧所需要的最低含氧量以及其他信息如下:
资料1:
可燃物名称红磷白磷蜡烛
最低含氧量/%8.04.016.0
甲、乙、丙三个小组分别用过量红磷、白磷、蜡烛进行该实验,用测氧气浓度的传感器测得反应后的氧气浓度分别为8.85%、3.21%、16.7%,数据与表中的理论值基本一致。其中蜡烛燃烧后用测一氧化碳浓度传感器测算一氧化碳浓度约为2%。
资料2:二氧化碳因与氢氧化钠溶液发生化学反应,实验室常用氢氧化钠溶液来吸收二氧化碳。
资料3:蜡烛或者木炭在密闭的集气瓶中燃烧,氧气浓度不断变小的同时,会有一氧化碳气体生成。常温下一氧化碳难溶于水,且不与氢氧化钠溶液反应。
【交流与讨论】根据以上信息回答下列问题:
①白磷和红磷相比,使用白磷能使结果更准确,其原因是 _____
②有同学提议选用木炭替代红磷做实验,在集气瓶底部预先放少量氢氧化钠溶液吸收生成的二氧化碳气体,小华觉得不可行,其主要原因是 _____
【实验改进2】食品脱氧剂(以铁粉为主的物质组成)能通过化学反应除去密闭包装袋中的氧气,使食品处于无氧状态。同学们尝试用图4装置进行实验来测定空气中氧气的含量。
下表是实验过程中记录的有关数据:
实验所需的时间/min0510303545
量筒中液面的刻度/mL503527.519.719.719.7
①脱氧剂发生复杂的化学反应,首先是铁粉与氧气、水反应生成氢氧化亚铁固体,写出该反应的符号表达式 _____
②分析表中数据得知,至少经过 _____ 分钟后,量筒中的液面不再下降。
③根据表中实验数据进行推算,广口瓶中氧气的体积分数约为 _____ (结果精确到0.1%)。
【实验拓展】铁在不同的条件下与氧气反应可生成不同种铁的氧化物, 58g四氧化三铁与多少克氧化铁(Fe2O3)中所含铁元素质量相等? _____ (写出计算过程)
【实验评价】与燃烧红磷法相比,用脱氧剂测定空气中氧气含量的优点是 _____
2019-11-12更新 | 216次组卷
科学探究题 | 较难 (0.4)
【推荐3】我们每时每刻都生活在空气的“海洋”里。

一、空气及其成分探究
(1)图Ⅰ用于粗略研究空气的组成,生成物的化学式为_____________
(2)拉瓦锡用图Ⅱ所示装置研究了空气的组成。他把少量汞放在密闭的容器中连续加热,得到了红色氧化汞粉末,同时钟罩内的汞液面上升。该反应的文字表达式是:_____________
(3)江南学校某学习小组用如图装置进行镁条在空气中燃烧的实验。燃烧、冷却后打开止水夹,有水进入了集气瓶 。

【问题】实验操作正确,但实验后发现进入集气瓶中水的体积约为其容积的 70%。
【猜想】镁除了与氧气反应外,还与空气中的其他气体(X)发生了反应。对该气体提出猜想:
猜想1:只是二氧化碳       猜想2:只是氮气       猜想3:氮气和二氧化碳等
【资料】镁是一种化学性质活泼的金属,能在氮气燃烧生成氮化镁,能在二氧化碳中燃烧生成碳和氧化镁。
①经讨论一致认为猜想1不正确,理由是__________________________________
②镁在二氧化碳中燃烧的化学表达式______________________________________
【结论】猜想3正确
(4)【改进实验】江南同学利用右图装置测定空气中氧气含量,步骤如下(装置气密性良好,部分操作已略去,因导管产生的误差忽略不计):
Ⅰ.打开止水夹a、b,向集气瓶中通入一定量的空气,使盛有白磷的燃烧匙在水面上方,测得进入量筒中水的体积为V1

Ⅱ.关闭止水夹a、b,用强光照射引燃白磷。白磷熄灭并冷却至室温,打开b,至液面不再变化,测得量筒内水的体积是V2。 根据实验记录V1、V2,得出空气中氧气的体积分数的计算式是_________________

二、氧气的制备和性质
实验一:用高锰酸钾制取一瓶氧气,做细铁丝燃烧实验。
(5)铁丝在氧气中燃烧的化学表达式___________________________________
(6)用B收集到的氧气做细铁丝燃烧的实验时,发现瓶壁炸裂,分析原因: __________
(7)小组同学改进了实验一(如图),优点是 ____________

A.氧气无需提前制备和收集,操作更方便。
B.塑料瓶代替集气瓶,防止集气瓶炸裂,更安全。
C.装置集氧气的制取、干燥、性质于一体,实验更优化。
实验二:粗略测定加热2.0g高锰酸钾所收集到的氧气体积。
(8) 装置正确连接顺序是:(填接口字母 )a →(         )(         )→d
(9)收集氧气的最佳时机是_______________(填“加热后立刻收集”或“加热一段时间后”)。
实验三:小江为了研究用向上排空气法和排水法收集的氧气浓度是否有差异,做了如下实验:加热高锰酸钾固体,分别用两种方法各收集三瓶氧气,并使用传感器则定收集到的氧气浓度,数据见表。
收集方法向上排空气法排水法
氧气浓度%79.679.779.990.089.889.3
氧气平均浓度%79.789.7

①小江用向上排空气法收集氧气时,以能使装置在集气瓶瓶口带火星木条复燃为氧气集满的标准;用排水法收集氧气时,以观察到_____________为氧气集满的标准。
②向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有________________
A. 当观察到带火星木条复燃时,集气瓶内还有空气
B. 氧气的密度略大于空气的密度
C. 加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右
D.当氧气进入集气瓶时,瓶内空气与进入的氧气相互扩散
③不考虑操作因素,排水法获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是___________
2018-10-13更新 | 170次组卷
共计 平均难度:一般