组卷网 > 初中化学综合库 > 身边的化学物质 > 空气 > 空气的组成 > 测定空气中氧气含量的实验误差分析
题型:科学探究题 难度:0.4 引用次数:188 题号:17320686
月饼包装袋内常有一包食品脱氧剂。某化学兴趣小组想要探究食品脱氧剂的成分,并用它测定空气中氧气的含量,相关探究过程如下:
[I]食品脱氧剂成分探究
剪开新鲜月饼包装袋,经精细分拣后发现脱氧剂大部分为黑色固体,还有少量白色粉末。
【提出问题】黑色粉末的成分是什么?
【猜想与假设】小组同学议论纷纷:
猜想 1:可能有铁粉;猜想 2:可能有碳粉;猜想 3:可能有铜粉。
【查阅资料】铁有磁性,能被磁铁吸引,而碳粉不能。
(1)小组同学根据打开包装后观察到的现象一致认为猜想 3 不成立,其理由是______
【探究 1】小组同学根据另两种猜想设计了如下实验方案,请完成下表:
实验步骤操作及实验现象(假设每步操作均能使物质被完全除去)实验结论
1取适量粉末样品,用磁铁吸引,观察到有黑色粉末被吸引______成立
2取步骤 1 剩余黑色粉末样品充分灼烧,产生气体通入澄清石灰水,观察到澄清石灰水变浑浊
(2)步骤 2 中石灰水变浑浊的反应符号表达式为______
【实验反思】经查阅资料,对照实验结论,大家认识到了脱氧剂的脱氧原理是利用了铁与氧气、水反应的特征来吸收包装袋中氧气,从而延长食品的保质期。
【探究 2】同学们经查阅资料,明确了脱氧剂中的白色粉末是硅藻土。硅藻土是一种填充剂,不溶于水,其作用在于吸附水分,为脱氧反应提供水分,同时疏松配料,使氧气易于接触铁粉。
(3)硅藻土疏松多孔,具有吸附性,与实验室常见的______(填物质名称)相似;
(4)如图甲是每克脱氧剂中硅藻土用量与脱氧时间的关系图,可知:硅藻土的最佳用量比例是______%()。

[II]空气中氧气含量测定
为提高测定空气中氧气含量实验的精确度,科学兴趣小组利用该食品脱氧剂对课本实验进行创新改造。
【实验步骤】
①取一根玻璃管,用橡胶塞将一端密封;
②将食品脱氧剂粉末迅速装入玻璃管,立即向管口注入一滴水将玻璃管密封,水滴的下端标为 A.弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密,脱氧剂的上端标为 O,如图乙所示;
③水平滚动玻璃管,使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中、静置至水滴不再移动时,水滴的右端标为 B,如图丙所示;
④用刻度尺测量出 AO 段和 AB 段的长度,将数据记录在表格中;
实验次数AO/mmAB/mm
1524.9109.9
2526.5110.5
3526.0110.5
⑤洗涤、干燥实验装置,重复上述实验。
【得出结论】根据表格中的实验 1 数据,可知空气中氧气体积分数为______(精确到 0.1%);
【思考讨论】在本实验中,易使测定结果偏小的原因有______(填序号)。
A.脱氧剂粉末用量不足
B.未冷却至室温就读数
C.步骤②中,玻璃管内脱氧剂粉末分布不够紧密,粉末体积偏大,且空气混入缝隙内
D.步骤③中,未将食品脱氧剂粉末均匀分散平铺在玻璃管中,过于紧密集中

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【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
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【推荐2】按照体积计算,空气中氧气约占______%。某化学兴趣小组的同学按照课本的实验装置做“测定空气中氧气的体积分数”实验(图1),但测出的氧气体积分数明显偏小。请你参与探究:

【提出问题】
造成误差的原因是什么?
如何改进课本实验装置?
【查阅资料】

颜色、状态熔点/℃燃烧所需最低温度/℃密度/g·cm-3
红磷暗红色固体5902402.34
白磷白色固体44.1401.82
②二氧化碳气体能被氢氧化钠溶液充分吸收;
③在加热的条件下,铜粉能与氧气反应生成黑色的氧化铜固体。
【猜想】
甲同学:可能是导管内留有吸入的水,影响实验的准确性;
乙同学:可能是瓶内残留气体中还有氧气的缘故;
你还能做的猜想是______(写一点即可)。
【交流与讨论】
(1)写出图1中集气瓶中发生反应的文字表达式______
(2)丙同学认为,用木炭代替红磷也能完成图1的实验,但事先要在集气瓶中放入一定量的______
(3)他们对图1实验装置进行了如图2的改进。

①甲同学提出应把红磷更换为白磷,理由是______
②通过粗铜丝来点燃玻璃管内的白磷,利用了金属铜的______性;
③与图1实验装置相比,图2装置的一个优点是______(写一点即可);
【探究与反思】
(1)为验证乙同学的猜想,将铜粉在残余气体中加热,观察到铜粉变黑,所以乙同学的猜想______(选填“合理”或“不合理”);
(2)大家采用改进的实验装置(图2)进行实验(左边玻璃管上面的空气平均分成了5等份,并标刻度线),待玻璃管冷却、管内白烟消失,同时能观察到______,即得到了较准确的数据。
2022-10-17更新 | 64次组卷
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【推荐3】某校化学活动小组对测定空气中氧气的体积分数做了如下回顾和探究。
【知识回顾】初中化学常采用红磷燃烧的方法来测定空气中氧气的体积分数如图一。
写出该物质在空气中燃烧的文字表达式:______;该方法测定的结果偏小的可能原因是______(填序号)。

①红磷量不足   ②装置气密性不好   ③弹簧夹没有加紧     ④没有冷却到室温
【探究实验】活动小组同学用如图二的装置进行镁条在空气中燃烧的实验。待点燃的镁条在密闭的集气瓶中停止燃烧,冷却到室温,打开止水夹,发现进入集气瓶中的水的体积约为其容积的70%。
【提出问题】集气瓶中气体为什么减少了70%这么多?
【讨论分析】根据空气的组成,可推出减少的气体中除了氧气外,一定还有______,因为如果镁条只和空气中的氧气反应,则进入集气瓶中的水的体积最多不超过容积的______%。
【查阅资料】镁条的化学性质很活泼,能和氧气剧烈反应;也能在氮气中燃烧,产物为黄绿色的氮化镁固体。
【反思拓展】如果用燃烧法来测定空气中氧气的体积分数,不能选用镁条,因为镁条除了和氧气反应,还要和氮气等反应;也不能选用铁丝,其原因是______;一般也不会选用木炭或硫粉,其原因是______。请结合所学知识,总结“用燃烧法测定空气中氧气的体积分数”时,对选用的反应物及生成物分别有何要求:
(1)______
(2)______
2020-04-06更新 | 119次组卷
共计 平均难度:一般