专题4 物质的成分测定（原卷版）

专题四物质的成分测定

一、蜡烛、甲烷等物质的成分测定

1、蜡烛物质的成分测定

蜡烛燃烧实验

点燃蜡烛后，用干而冷烧杯罩在火用内壁涂有的烧杯罩在

实验操作

焰上方火焰上方

实验现象烧杯内壁有生成澄清石灰水变说

实验结论明蜡烛燃烧产生说明蜡烛燃烧产生

表达式石蜡+氧气二氧化碳+水

实验证明根据元素守恒定律可得，组成蜡烛的元素中，含有碳、氢两种元素

2、甲烷的成分测定

甲烷燃烧实验

点甲烷后，用干而冷烧杯罩在火焰用内壁涂有的烧杯罩在火

实验操作

上方焰上方

实验现象烧杯内壁有生成澄清石灰水变说

实验结论说明甲烷燃烧产生说明蜡烛燃烧产生

表达式甲烷+氧气二氧化碳+水

实验证明根据元素守恒定律可得，组成蜡烛的元素中，含有碳、氢两种元素

二、吸人气体和呼出气体的成分比较

1、探究方法：做对比实验（控制变量）

2、呼吸作用：葡萄糖+氧气→二氧化碳+水；呼出气体较吸入的空气而言减少，和

增多。

氧气含量比较二氧化碳含量比较水蒸气含量比较

操在装有空气和呼出气体的集气装有空气和呼出气体的集气瓶中，分对一块的玻璃片哈气，并

作瓶中，分别伸入的小木条别滴入的澄清石灰水，振荡与放在空气中的干燥玻璃片比较

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现空气中的木条空气中石灰水变化空气中的玻璃片变化

象呼出气体中的木条呼出气体中澄清石灰水哈气的玻璃片上出现

结

呼出气体中的氧气呼出气体中的二氧化碳呼出气体中的水蒸气

论

3、应用：空气不能使澄清石灰水变浑浊，不是空气中无二氧化碳，而是量太少，反应了无明显现象；久置

于空气中的澄清水出现浑浊或白膜，即是空气中二氧化碳反应的效果。

三、测定空气中氧气的含量

（1）拉瓦锡研究空气成分：用定量的方法实验，第一次明确提出了“空气是由氧气和氮气组成”。其中氧气

约占空气总体积的1/5的结论。

（2）实验室测定空气中氧气含量

实验室测定空气中氧气含量

装置图

红磷在密闭空间中燃烧消耗氧气，使得密闭空间中压强，打开弹簧夹，将烧

实验原理

杯中的水压入集气瓶中。（压入的水的体积=被消耗的氧气的体积）

红磷燃烧，热量，产生大量，装置冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水倒流

实验现象入集气瓶，约占集气瓶内气体体积的。（白磷同红磷燃烧的反应原理和现象相同，只是二

者能够燃烧的温度不同，白磷40oC，红磷240oC）

氧气约占空气总体积的

实验结论

点燃点燃

反应原理文字表达式：磷+氧气五氧化二磷符号表达式：P+O2P2O5

a、所用的红磷必须过量[如果红磷过少则氧气没有全部消耗完,测量结果]。

b、要等集气瓶（装置）冷却到后才能打开弹簧夹[否则瓶内剩余气体仍然膨胀，剩余

气体体积偏大，使得进入集气瓶内的水偏少，测量结果]。

注意事项

c、装置的气密性要好[漏气会使外面空气漏进来，测量结果]。

d、要先夹紧橡皮管，然后再点红磷，迅速伸入集气瓶立即塞紧瓶塞[红磷伸入过慢，瓶内气体

受热膨胀逸出，或未夹紧弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果]。

四、水的组成

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实验装置实验步骤实验现象现象分析

两电极端均产生气泡，一段

相同条件下，负极产生气

1.接通电源时间后，负极端气体体积约

体较快较

为正极端气体体积倍

2.用燃着的木正极端气体让小木条燃烧

正极端气体具有性

条分别检验两更旺，负极端气体能燃烧，

负极端气体具有性

极气体产生淡火焰

实验结论反应表达式注意事项

水通电生成氢文字表达式：水氢气+电源选择；水

气和氧气，说氧气中加入硫酸钠或氢氧化

明水由元素符号表达式：H2OH2+O2钠的目的：增强水的

和元素组成

反思交流

1.气体聚集在玻璃管上端，说明气体具有什么性质？

气体密度水，且不大

2.实验时正负极端产生的气体体积比小于1:2的原因？

氧气溶于水，氢气溶于水；且氧气可能和金属电极发生反应。

3.本实验得到的气体体积比和质量比氢气氧气的体积比约为；

质量比约为

题型01蜡烛、甲烷等物质的成分测定

典例分析

【例1】下面是关于蜡烛及其燃烧实验的探究。

（1）图1实验的目的是；

（2）图2中，若将干冷的烧杯罩在蜡烛火焰上方，出现的现象是。

变式训练

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【变式1-1】已知蜡烛的主要成分是石蜡。下列有关蜡烛及蜡烛燃烧的描述正确的是（）

A．点燃蜡烛时只发生化学变化

B．将木条平放在蜡烛火焰中，约1秒后取出，可比较火焰各层温度

C．用干燥的烧杯罩在蜡烛火焰上方，可检验蜡烛燃烧生成二氧化碳气体

D．蜡烛熄灭后冒出的白烟是石蜡蒸气

【变式1-2】以下是蜡烛燃烧的探究实验：

（1）实验Ⅰ中小木条（填字母）处最先变黑，原因是。

（2）实验Ⅱ中分别用干冷的烧杯和内壁用澄清石灰水润湿的烧杯先后罩在火焰上方，可以观察到第一个

烧杯内壁出现水珠，第二个烧杯内壁。写出石蜡燃烧的文字表达式

。

（3）实验Ⅲ中，若用燃着的火柴接近导管另外一端，导管口出现火焰，说明蜡烛火焰中导出的物质具有

性。

（4）实验Ⅳ中蜡烛又被点燃，说明蜡烛熄灭时产生的白烟（选填“是”或“不是”）二氧化碳和

水蒸气。烛芯冒出的白烟成分是。

题型02吸人气体和呼出气体的成分比较

典例分析

【例2】在科学实践活动中，某小组对人体吸入的空气与呼出的气体进行探究。

（1）实验1中，取一副眼镜，对着一块镜片哈气，此镜片上出现白雾，另一块镜片无明显变化，证明人

呼出气体中的含量比空气中多。

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（2）实验2中，欲证明人呼出气体中氧气的含量比空气中少，可将燃着的木条同时伸入空气和人呼出气

体中，下列说法正确的是（填序号）。

A.人呼出气体中的木条比空气中的木条先熄灭

B.空气中的木条比人呼出气体中的木条先熄灭

C.该实验能证明氧气具有可燃性

（3）实验3中，欲证明人呼出气体与空气中二氧化碳含量的多少，还需要控制的变量是。

变式训练

【变式2-1】某化学兴趣小组实验测出，人在呼吸中各气体体积分数如下表所示，回答下列问题：

气体XY二氧化碳水其它

吸入气体78%21%0.03%0.06%0.91%

呼出气体75%15%3.68%5.44%0.88%

（1）请你判断：X是。

（2）请你回答：因参与新陈代谢消耗的气体是。

（3）请你证明：呼出的气体中含有一种光合作用所需气体，请你设计实验检验该气体

（简述“操作+现象+结论”）。

（4）请你分析：X气体在人体呼吸过程中没有参与化学反应，在呼出过程中体积分数却减少了，原因

是。

【变式2-2】人通过肺与外界进行气体交换，吸入空气中的氧气，排出二氧化碳和水蒸气。但人排出的二氧

化碳究竟是空气中原有的，还有人体代谢的最终产物？为了证实这个问题，有人采用了如图所示的装置

进行实验。

（1）人吸气时，应将活塞A（填“打开”或“关闭”）。

（2）人呼气时，应将活塞A（填“打开”或“关闭”），此时可观察到Ⅱ瓶内的现象是

。

（3）Ⅰ瓶中所装试剂的作用是；Ⅱ瓶中所装试剂的作用是。

将上述操作反复进行，能证明人呼出的气体中所含有的二氧化碳不是来自空气，而是人体的代谢产物。

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题型03测定空气中氧气的含量

典例分析

【例3】在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，甲同学设计了如下实验方案：

在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温，

打开铁夹。（实验装置如图所示）回答下列问题：

①实验过程中，观察到的主要现象是，。反应的文字表达式

是。

②待烧杯中的水不能再进入集气瓶后，打开橡胶塞，将集气瓶中的水全部倒入量筒中，测得其中水的体

积为76mL。该同学在实验前设法准确地测定了集气瓶的容积为400mL。则该同学测得的空气中氧气的

体积分数为%。与理论值21%相比较，产生误差的原因很可能是；

（要求答出两种）。

③乙同学也设计了一个实验方案，装置和操作同上，只不过用木炭代替了红磷。当木炭停止燃烧，集气

瓶冷却至室温，打开铁夹后，水能否进入集气瓶？为什么？，。

④这个实验除了可以得出氧气约占空气体积的的结论外，还可能推论出氮气的物理性质是：；

氮气的化学性质是。

变式训练

【变式3-1】某实验小组为探究能否用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，设计如图1实验，传感器分别

测得气体浓度变化情况如图2和图3所示。试剂X的作用；根据实验得出不能

用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，理由是。

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【变式3-2】下面是小刚用图甲装置测定空气中氧气含量的实验。

（1）为确保实验结果准确，红磷的用量必须。

（2）红磷在空气中燃烧的化学方程式为。

（3）小明根据铁生锈的原理，探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量。于是进行了实验（装置如图

乙）。通过7天测得的数据计算出空气中氧气的含量。

①与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点及原因是：

。（答出一点即可）

②铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿主要成分为Cu2（OH）2CO3]。若将

图乙装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明

理由。

题型04水的组成

典例分析

【例4】实验是化学学习的一种重要手段，如利用电解水实验可探究水的组成。请根据电解水实验回答下

列问题：

（1）水通电前预先加入少量硫酸钠的目的是。

（2）通电后正负电极上都会出现的现象，并汇集到试管上端。用燃着的木条检验试管1里

的气体，观察到的现象为，试管2里产生的是。

（3）此反应的符号表达式为。

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变式训练

【变式4-1】用如图所示装置进行电解水实验，下列有关说法不正确的是（）

A．将带火星的木条放在M导管处，木条会复燃

B．M、N两导管处收集到气体的体积比约为2：1

C．水中加入少量硫酸钠或氢氧化钠可以增强水的导电性

D．N处收集的气体，靠近火焰，若发出尖锐的爆鸣声，说明气体不纯

【变式4-2】水是生命的源泉，为了人类社会的可持续发展，我们应该了解水的有关知识。小明利用如图所

示的装置探究水的组成：

该实验化学反应文字表达式为，通电一段时间后，试管1中收集的气体是，

检验试管2中收集到的气体方法是，

试管1和2收集到气体的体积比是。

1．某学习小组同学设计了如图装置进行实验，夹紧弹簧夹，将足量的红磷和木炭分别点燃后放入甲、乙两

个集气瓶中，待反应结束恢复至室温后，再打开弹簧夹。下列有关叙述正确的是（）

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A．点燃后应将红磷和木炭迅速伸入集气瓶中

B．为防止空气污染，两个集气瓶中均应盛放适量水

C．实验结束恢复至室温后，两个集气瓶中的实验现象相同

D．该实验证明，测定空气中氧气含量时可用木炭代替红磷

2．在“人体吸入的空气与呼出的气体有什么不同”的探究中，下列说法错误的是（）

A．判断呼出的气体中含二氧化碳多的依据：呼出的气体使澄清石灰水变浑浊，而吸入空气中无明显变

化

B．判断呼出的气体中含氧气少的依据：呼出的气体使木条燃烧更旺

C．判断呼出的气体中含水蒸气的依据：呼出的气体在玻璃片上凝结成无色液滴，而吸入空气中无明显

变化

D．该实验结论是：人体呼出的气体与吸入的空气相比，二氧化碳和水蒸气的含量高，氧气的含量低

3．如图1所示，将氧气、二氧化碳、湿度（测水蒸气）三个传感器探头放入装有少量空气的保鲜袋中。先

打开仪器开始采集数据，片刻后用嘴向保鲜袋内缓缓吹气。采集的数据如图2所示，纵坐标为某气体体

积分数（%），横坐标为时间（s）。

下列判断不正确的是（）

A．表示氧气体积分数变化的曲线是Z

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B．在实验中200s时除上述三种气体外的其余气体的总体积分数为76.86%

C．Y曲线60s之后逐渐下降，可推测保鲜袋的内壁可能出现有水雾

D．200s时保鲜袋内含量最多的是氧气

4．将足量的蜡烛（主要含有C、H、O元素）点燃，放入盛有氦气和氧气的密闭集气瓶中如图1所示，燃

烧至熄灭，测得该过程中瓶内氧气体积分数的变化如图2所示。说法中正确的是（）

A．燃烧过程中集气瓶内气体的质量不断减小

B．实验结束冷却至室温，瓶内的气体是氦气和二氧化碳

C．该实验说明当氧气低于一定浓度时将无法支持燃烧

D．该实验还可用于测定空气中氧气的体积分数

5．下表为某次实验获得的信息。下列关于“吸入空气和呼出气体”的说法错误的是（）

气体成分氮气氧气二氧化碳水蒸气其他气体

吸入的空气（%）78210.030.070.9

呼出的气体（%）781641.10.9

A．呼出气体中仍含有氧气

B．呼出气体中二氧化碳比水蒸气含量高

C．对着干冷玻璃片哈气，可证明呼出气体中水蒸气含量高

D．将带火星的木条分别伸入瓶中，可证明吸入空气中氧气含量高

6．化学兴趣小组的同学设计了一款自救呼吸器。其设计思路如图甲所示，自救呼吸器的结构如图乙所示

（其中箭头方向表示气体流动方向）。下列说法不正确的是（）

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A．甲图中的储气装置就是乙图中的气囊

B．呼气时，单向阀A是关闭的

C．生氧药品的质量会影响自救呼吸器的有效使用时间

D．该方法可将呼出的二氧化碳转化为氧气

7．对电解水实验描述正确的是（）

A．生成的气体都有可燃性

B．生成氢气和氧气的质量比为1：16

C．反应需要消耗电能

D．生成氢气和氧气的体积总和等于参加反应水的体积

8．实验小组利用图1装置测定塑料袋中O2和CO2的浓度。塑料袋中充有空气，一段时间后压瘪塑料袋，

向瘪塑料袋中吹入一定量的呼出气体。测定结果如图2。下列说法正确的是（）

A．40s时开始向塑料袋中吹气

B．曲线①表示CO2浓度的变化

C．50s时O2的浓度等于CO2的浓度

D．呼气时塑料袋内壁有水珠

9．化石燃料是当前世界的主要能源支柱。

（1）下列化石燃料主要成分为甲烷的是（填序号，下同）。

A．煤B．石油C．天然气

（2）甲烷完全燃烧的文字表达式是。

10．今年夏天我国西南大部分地区发生严重的旱灾，我们在抗旱救灾的同时，更应倡导保护水环境、珍惜

水资源。请回答下列问题：

（1）不论是自来水还是纯净水，你认为保持水化学性质的最小粒子是。

（2）下列选项中能确认水是由氢元素和氧元素组成的实验是（填序号，下同）。

A．水的蒸馏B．水的合成C．水的电解D．水的净化

11．某同学对蜡烛及其燃烧进行了如下探究，请填写下列空格。

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（1）取一支蜡烛，用小刀切下一块，把它放入水里，蜡烛浮在水面上，结论：蜡烛密度比水；

（2）点燃蜡烛，观察到蜡烛火焰分为外焰、内焰、焰心三层。把一根火柴梗横放在蜡烛的火焰中（如

图），约1s后取出，可以看到火柴梗与①接触的部分最先炭化变黑，结论：蜡烛火焰的②

温度最高。

（3）再将一只干燥的烧杯罩在蜡烛火焰上方，烧杯内壁出现水雾。片刻后取下烧杯，迅速向烧杯内倒入

少量澄清石灰水，振荡，根据观察到的现象得出结论：蜡烛燃烧的产物为①。

12．水与人类的生产、生活密切相关。

（1）沉淀、过滤和吸附是工业中常用的净水方法。水中含有不溶性杂质，加入明矾沉降后，通过

将其除去；常用吸附水中的色素和异味。

（2）使用硬水会给生活和生产带来许多麻烦，可用检验硬水和软水；生活中可以通过

降低水的硬度。净化水程度较高的一种方法是。

（3）电解水实验证明水是由组成的。

13．目前人们使用的燃料大多数来自化石燃料。

（1）化石燃料包括天然气、煤、。

（2）天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧的化学方程式为。

14．x年x月x日西气东输管道已向河南供应天然气50.25亿立方米，确保居民冬季用气，天然气作为居民

生活的主要燃料，其主要成分是甲烷，还含有少量乙烷（C2H6）和丙烷（C3H8）；

（1）甲烷完全燃烧的化学方程式为；

（2）燃气灶火焰出现黄色，锅底出现黑色时，应采取的措施是；

（3）等质量甲烷、乙烷、丙烷完全燃烧，生成二氧化碳质量由大到小的顺序为。

15．对人体吸入的空气与呼出的气体有什么不同的探究，请分析回答下列问题。

表1：人呼吸中各气体的体积分数

气体成分氮气氧气二氧化碳水蒸气其他气体

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吸入的空气（%）78210.030.070.9

呼出的气体（%）781641.10.9

（1）如图甲Ⅰ、Ⅱ两个瓶中都装有澄清石灰水，人吸气时，应打开A，关闭B；呼气时，应打开B，关闭

A，此时观察到Ⅱ中的澄清石灰水变浑浊，说明呼出的气体中含较多。

（2）如图乙对着干燥的玻璃片呼气，会发现玻璃片上出现水雾，说明呼出气体中含量较高。

（3）结合表Ⅰ，做图丙实验：收集人体呼出的气体，把燃着的小木条分别插入空气和呼出的气体中，发

现木条在空气中燃烧得比较旺盛，说明人体呼出的气体中含量较低。

16．如图是某化学兴趣小组对蜡烛及其燃烧的探究实验，请回答下列有关问题。

（1）A实验点燃蜡烛观察到的现象是。

（2）同学们进行了B实验，请完成下列实验报告：

实验步骤实验现象实验结论

①点燃蜡烛，并在火焰上方烧杯内壁有无色小液滴生成蜡烛燃烧后的产物有

罩一个冷而干燥的小烧杯

②迅速倒转小烧杯，向其中蜡烛燃烧后的产物有二氧化

加，振荡碳

（3）C实验是从点燃的蜡烛火焰中引出一缕“白烟”。李强同学认为“白烟”的成分是水蒸气，王亮认为“白

烟”的成分是石蜡蒸气凝结而成的固体颗粒。请你参与他们的实验探究，确定“白烟”的成分。验证王亮同

学猜想所用的方法是。

17．氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能和许多物质发生化学反应。

（1）如图是木炭在氧气中燃烧的实验，写出该反应的符号表达式。倒入少量澄清石

灰水的目的是。

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（2）家用天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧发出蓝色火焰，放热，生成二氧化碳和水，如果氧气不足，

甲烷会不充分燃烧，火焰呈现黄色或橙色。此时应调大炉具的进风口，让更多空气进入，支持天然气燃