2019年安徽省中考化学必考科学探究题《测定空气中氧气含量》(有答案)

1、安徽省中考化学必考科学探究题测定空气中氧气含量1、课外探究小组的同学利用图1 所示的装置验证空气中氧气体积分数，实验小组同学首先按图组装好实验装置，装足量红磷的燃烧匙位于瓶内中间，而装足量白磷的燃烧匙却浸没在蒸馏水下。他们利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷，红磷被点燃，燃烧现象为。【提出问题】红磷在四颈平底烧瓶内燃烧熄灭后，瓶中是否有氧气剩余？【猜想假设】猜想：有氧气剩余；猜想：无氧气剩余。【实验验证】待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔照射，白磷再次被点燃。（1）红磷属于（填“单质”、“化合物”或“混合物”）。（2）红磷燃烧产物与瓶底热水反应生成磷酸（h3po4）的化

2、学方程式为。（3）根据题意，得出结论：猜想正确。【反思交流】 用“燃烧红磷测定空气中氧气含量”的方法是（“可行” 或“不可行” ）的，其理由是。【拓展延伸】附加分：若正确回答下列小题，将获得 4 分的奖励，但化学试卷总分不超过60 分。实验小组同学从开始实验到最后装置冷却后的整个实验过程中，用氧气传感器测量的容器内氧气浓度变化曲线图如图2则，在图中（填“ a、b、c、d、e”）点时红磷燃烧熄灭；请你解释曲线 ab 段、 cd 段、 de 段氧气浓度变化的主要原因：1、2、3、【答案】解：红磷被点燃，剧烈燃烧，产生白烟，放热。故填：产生白烟。【实验验证】（1）红磷是由磷元素组成的纯净物，属于单质

3、。故填：单质。（2）红磷燃烧产物五氧化二磷与瓶底热水反应生成磷酸（h3po4）的化学方程式为：p2o5+3h2o2h3po4。故填： p2o5+3h2o2h3po4。（3）根据题意可知，氧气没有完全反应，猜想正确。故填：。【反思交流】用“燃烧红磷测定空气中氧气含量”的方法是不可行的，其理由是红磷完全反应后，装置中剩余有氧气。故填：不可行；红磷完全反应后，装置中剩余有氧气。【拓展延伸】在图中 c点时红磷燃烧熄灭；ab 段氧气浓度变化的主要原因：温度没有达到红磷的着火点，氧气几乎不消耗；cd 段氧气浓度变化的主要原因：红磷熄灭，温度下降，生成的五氧化二磷下降，氧气上浮；de 段氧气浓度变化的主要原

4、因：白磷燃烧消耗氧气。故填： c；温度没有达到红磷的着火点，氧气几乎不消耗；红磷熄灭，温度下降，生成的五氧化二磷下降，氧气上浮；白磷燃烧消耗氧气。2、兴趣小组借助如图装置（夹持装置已略）及相关试剂粗略测量空气中o2的体积百分数。（1）实验前用砂纸打磨铁钉至光亮的目的是。（2）已知试管剩余空间和导管的体积为20ml，导管截面积约为1cm2，充分反应后，形成稳定液柱时，读取读数为4.1cm，则空气中氧气的体积分数为%（保留小数点后一位）。（3）实验时发现上述测量过程因反应较慢耗时较长，现对影响铁生锈速率的因素作如下分析：【提出假设】假设一：溶液的酸碱度；假设二： nac1 溶液的浓度；请你再提出一

5、种影响铁生锈快慢的因素。假设三：。【实验探究】借助上述实验装置，通过控制铁钉用量等其他条件均相同时，调节溶液的ph 获得了如表实验数据：ph 2.0 5.5 6.0 6.5 7.0 8.0 液柱高度（ cm）0 0.6 4.1 4.1 4.1 4.1 形成稳定液柱时间（ min）3.0 3.0 5.1 5.3 15.6 17.5 【实验结论】根据实验数据分析，为缩短实验测定时间，ph 的最佳范围是；还可以采取何种方法进一步缩短实验时间（答一条即可）。【实验反思】当ph=2 时，没有观察到稳定液柱形成的原因是。【答案】解： （1）实验前用砂纸打磨铁钉至光亮的目的是：除去铁钉表面的铁锈；故答案为：

6、除去铁钉表面的铁锈（氧化膜）；（ 2）空气中氧气的体积=1cm2 4.1cm=4.1cm3=4.1ml ，氧气的体积分数=，故答案为： 20.5；（ 3） 【提出假设】假设三：温度、铁的形状等；【实验结论】根据实验数据分析，为缩短实验测定时间，ph 的最佳范围是6.06.5；还可以采取用铁粉代替铁钉或在较高的环境温度下实验等，进一步缩短实验时间；【实验反思】当ph=2 时，没有观察到稳定液柱形成的原因是：用铁粉代替铁钉或在较高的环境温度下实验等（合理即可）；ph 等于 2 时酸性较强，铁与酸反应产生h2导致装置内压强较大；故答案为：温度、铁的形状等（合理即可）；6.06.5；用铁粉代替铁钉或在

7、较高的环境温度下实验等（合理即可）；ph 等于 2 时酸性较强，铁与酸反应产生h2导致装置内压强较大；3、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1/5，某校的化学兴趣小组对该实验进行了探究。探究一：第一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，但测出的氧气体积分数明显偏小，设计改进实验（图1）【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590 240 2.34 白磷白色固体44.1 40 1.82 （1）写出课本实验集气瓶中红磷发生反应的化学方程式，属于反应。（填基本反应类型）（2）课本实验测出氧气体积分数偏

8、小的原因：，（写一条原因）（3）对课本实验装置进行了如图1 的改进。把红磷更换为白磷，理由是；通过粗铜丝来点燃玻璃管内的白磷，利用了金属铜的导电性；与课本实验装置相比，图1 装置的一个优点是。探究二：第二化学兴趣小组设计了图2 所示的装置， 探究空气中氧气的体积分数，其中 a 是底面积为50cm2、高 20cm 的圆筒状玻璃容器（带密封盖），上面标有以cm 为单位的刻度， b 是带刻度的敞口玻璃管（其他辅助装置略）。他们的操作过程如下：a检查装置气密性；b加水并调整b 的高度，使a 中的液面至刻度15cm 处；c将过量的铜粉平铺在惰性电热板上，盖紧密封盖。（提示：铜和氧气在加热的条件下反应生成

9、氧化铜）d通电加热铜粉，待充分反应后，冷却到原来的状况，调整b 的高度使容器a、b 中的液面保持水平，记录液面刻度。（注：a 容器内固态物质所占的体积忽略不计）（1）在操作a 中检查装置气密性的方法：往b 中加水，使a、b 液面保持水平，盖紧a 的密封盖，再把b 管向上轻提，若出现（填现象），则气密性良好（2）在上述实验中，下列物质不能代替铜粉的是（填字母）。a红磷 b木炭 c硫 d铁丝（3）在操作d 结束时，装置a 中液面的刻度约为cm（填整数）。如果在操作d 结束时，装置 a 中液面刻度在11cm 处，则实验结果比理论值（填“偏大”或“偏小”）。【答案】解：探究一：（1）红磷在空气中燃烧反

10、应生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：红磷+氧气点燃五氧化二磷，反应类型是“多变一”，属于化合反应；故填：4p + 5o22p2o5；化合；（2）课本实验测出氧气体积分数偏小的原因可能是红磷量不足，氧气未被消耗完；故填：红磷量不足，氧气未被消耗完；（3）把红磷更换为白磷，理由是白磷的着火点低，可以较容易的发生燃烧；故填：白磷的着火点低，可以较容易的发生燃烧；与课本实验装置相比，图1 装置的一个优点是测量所得数据比较准确（或所用试剂量少， 节约药品， 或环保， 生成的五氧化二磷有毒，不污染空气） ；故填： 测量所得数据比较准确（或所用试剂量少，节约药品，或环保，生成的五氧化二磷有毒，不污染空气）

11、；探究二：（ 1）往 b中加水，使a、b液面保持水平，盖紧a的密封盖，再把b管向上轻提，若出现当b管中的液面高于a管时，则气密性良；故填：当b管中的液面高于a管时；（2）木炭可以和氧气反应生成二氧化碳气体，不能产生压强差，水不能进入广口瓶中而不能测定出空气中氧气的含量，所以不能用木炭代替铜粉，选择b项，故填： b；（3）液面至a装置的 15cm刻度处后， a装置内气体的高度为15cm，其中氧气约占15cm1/5=3cm 。因此反应完成后，a 中液面应上升至15cm-3cm=12cm处。若液面升至11cm 处，则15cm-11cm=4cm3cm。说明实验结果比理论值偏大。故答案为：12；偏大。4

12、、测定空气中氧气的体积分数的方法很多，某化学兴趣小组设计了以下实验装置，在老师的指导下进行探究：【查阅资料】 i：在规定的条件下，物质在氧气、氮气混合气液中，维持稳定燃烧所需的最低氧气浓度（以氧气所占的体积百分数表示）叫氧指数。下面是一些常见物质氧指数。可燃物红磷木炭硫蜡烛铁丝氧指数0.5% 4% 4.5% 5%6% 60% ：氢氧化钠溶液、足量澄清石灰水可吸收二氡化碳、二氧化硫等气体。（1）铁丝在空气中（填“能”或“不能”）燃烧，是因为。铁丝在氧气中燃烧的现象是，写出该反应的化学方程式。（2）用甲装置进行实验的优点是。（答一点即可）（ 3 ） 如 果 一 定 要 用 乙 装 置 做 这 个

13、实 验 ， 只 要 对 实 验 稍 作 改 进 即 可 ， 需 要 对 实 验 改 进 的是；理由是：。（答案合理即可）既 使 这样 的 改进 ， 根据 上 表数 据 可知 ：仍 然 没有 用 红 磷 燃 烧好 ， 原因是：。（答案合理即可）【答案】解：（ 1）空气中氧气的浓度低，所以铁丝在空气中不能燃烧，铁丝燃烧的现象是：剧烈燃烧火星四射，生成一种黑色固体， 放出热量； 铁丝和氧气在点燃的条件下生成四氧化三铁，方程式是： 3fe+2o2fe3o4；（2）甲装置密封，测得的结果更准确；（3）氢氧化钠会与二氧化碳反应生成碳酸钠，所以需要对实验改进的是在容器底部放一定量的氢氧化钠；理由是： 氢氧化

14、钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水；根据上表数据可知：仍然没有用红磷燃烧好，原因是：木炭、硫的氧指数高。故答案为：（1）不能；空气中氧气的浓度低；剧烈燃烧火星四射，生成一种黑色固体，放出热量；3fe+2o2fe3o4；（ 2）甲装置密封，测得的结果更准确；（3）在容器底部放一定量的氢氧化钠溶液；氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水；木炭、硫的氧指数高。5、某化学兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定进行了一系列的探究，请你参与并回答下列问题。同学们用图1 装置进行实验，红磷燃烧的化学方程式为，实验中用了过量的红磷，目的是。【发现问题】实验时装置气密性良好，操作均正确，冷却后打开止水夹水倒吸入集气瓶，

15、同学们用实验室常用的仪器测量了倒吸入集气瓶内水的体积，发现回流到集气瓶中的水少于集气瓶体积的五分之一，是什么原因所致呢？【猜测】甲猜测：有一部分水在导气管内未完全进入集气瓶内。乙猜测：是由于瓶内红磷、氧气传感器等仪器占有一定的体积。你的猜测：。【深入探究】 同学们用氧气浓度传感器定量测定过量红磷燃烧时氧气的含量变化，装置如图2（装置密闭，气密性良好），实验过程中集气瓶内氧气浓度实时变化如图3。【结论】 99 秒时，氧气的含量降为3.2%，由此得出结论为。【反思与评价】（1） 99 秒后氧气含量又上升并最终稳定在8.5%左右，可能原因是。（2）一同学仍利用图2 装置和药品，实验时稍加改进，最终氧

16、气的含量明显低于8.5%，其改进方法是。【答案】解：用图 1 装置进行实验， 红磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，实验中用了过量的红磷，目的是：除尽装置中的氧气；故答案为：4p + 5o22p2o5；除尽装置中的氧气；【发现问题】实验时装置气密性良好，操作均正确，冷却后打开止水夹水倒吸入集气瓶，同学们用实验室常用的仪器量筒，测量了倒吸入集气瓶内水的体积；故答案为：量筒；【猜测】 我的猜测： 氧气的浓度降低到一定的程度时，红磷会主动熄灭，装置中的氧气未除尽；故答案为：氧气的浓度降低到一定的程度时，红磷会主动熄灭，装置中的氧气未除尽；【结论】 99 秒时，氧气的含量降为3.2%，由此得出结论为

17、；当氧气浓度降低到3.2%，红磷会自动熄灭，氧气没能除尽；故答案为：当氧气浓度降低到3.2%，红磷会自动熄灭，氧气没能除尽；【反思与评价】（1）99 秒后氧气含量又上升并最终稳定在8.5%左右，可能原因是：当红磷周围氧气浓度降低到 3.2%时，红磷会自动熄灭，瓶底氧气会向上扩散，从而出现传感器周围的氧气又上升并最终稳定在 8.5%左右；（ 2）一同学仍利用图2 装置和药品，实验时稍加改进，最终氧气的含量明显低于8.5%，其改进方法是：将燃烧匙沿橡皮塞慢慢向下移动；故答案为：（1）当红磷周围氧气浓度降低到3.2%时，红磷会自动熄灭，瓶底氧气会向上扩散，从而出现传感器周围的氧气又上升并最终稳定在8

18、.5%左右；（ 2）将燃烧匙沿橡皮塞慢慢向下移动；6、某研究小组用右图所示装置，探究能否用镁条代替红磷测定空气中氧气含量。实验前，小组成员提出了不同的猜想。【猜想与假设】猜想1：可以代替，因为镁条与氧气反应后不会产生气体猜想 2：不能代替，查阅资料知金属镁很活泼，可能会与空气中的氮气反应【进行实验】步骤实验操作实验现象组装好装置后，打开止水夹，手捂集气瓶，一段时间后，松开手烧杯中导管口有气泡冒出，松手后，烧杯中导管末端有一段液柱关闭止水夹， 点燃镁条，迅速伸入集气瓶中，塞好塞子镁条燃烧，放出大量热，发出耀眼白光，生成大量白烟，剩余固体为白色带状物冷却至室温，打开止水夹烧杯中水从导管进入集气瓶中

19、，体积约为集气瓶体积的五 分 之 二【解释与结论】（1）步骤说明装置的气密性。（2）步骤中，关闭止水夹的目的是。（3）推测猜想2 成立的现象证据是。【反思与评价】（4）该小组认为， 即使步骤中水的体积恰好占集气瓶体积的1/5，也不能说明猜想1 成立， 理由是。（5）小组中同学对镁条与瓶中气体的反应提出了进一步的猜想：甲同学认为镁条先与o2反应，乙同学认为镁条先与n2反应。 为进一步检验他们的猜想，可以进行的实验操作是：取少量镁条， 点燃后迅速放入盛有空气的集气瓶中，待镁条熄灭后，。（6）a 克镁在空气中完全燃烧生成固体的总质量m 为；（用含 a 的式子表示m 的取值范围）【答案】解：（ 1）步

20、骤说明装置的气密性良好。故填：良好。（2）步骤中，关闭止水夹的目的是防止镁燃烧时放热导致集气瓶中部分气体逸出。故填：防止镁燃烧时放热导致集气瓶中部分气体逸出。（3）推测猜想2 成立的现象证据是烧杯中水从导管进入集气瓶中，体积约为集气瓶体积的五分之二。故填：烧杯中水从导管进入集气瓶中，体积约为集气瓶体积的五分之二。（4）该小组认为，即使步骤中水的体积恰好占集气瓶体积的1/5 ，也不能说明猜想1 成立，理由：如果镁不足，可能导致步骤中水的体积恰好占集气瓶体积的1/5 。故填：可能是因为镁的量不足。（5）实验操作是：取少量镁条，点燃后迅速放入盛有空气的集气瓶中，待镁条熄灭后，将燃着的木条放入瓶中观察

21、现象，若燃烧更旺说明乙的猜想成立，若熄灭说明甲的猜想成立。故填：将燃着的木条放入瓶中观察现象，若燃烧更旺说明乙的猜想成立，若熄灭说明甲的猜想成立。（6）设 ag 镁完全和氧气反应生成氧化镁质量为x，完全和氮气反应生成氮化镁质量为y，2mg+o22mgo ，48 80 ag x 3mg+n2mg3n2，72 100 ag y 镁在空气中完全燃烧生成固体的总质量为：故填：7、有关空气组成的研究与发现对化学的发展做出了重要贡献。拉瓦锡的研究：用加热汞的方法测定空气中氧气的含量如图 1 所示，拉瓦锡把少量的汞放在密闭的玻璃容器中连续加热12 天后，发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末，容器内空气体积减少了约五分之一。收集汞表面生成的红色粉末（氧化汞），置于另一容器内强热得到了汞和氧气，且氧气的体积恰好等于原来密闭容器里所减少的空气体积。（1）上述实验中，使用汞的优点有。a汞为液态，在加热的条件下只与氧气反应且生成物为固体b时间足够长，能将密闭装置中的氧气几乎耗尽c实验过程中没有污染d生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气（ 2）继拉瓦锡研究后，英国科学家瑞利经多次实验发现：从空气分离得到的氮气密度总是略大于纯净氮气密度。造成这一差异主要与空气中的相关。兴趣小组a 的实验：用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（如图2 所示）（3）用酒精灯点燃燃烧匙中过量的红磷，观察到的现象有，并放出大