专题一 空气 氧气

专题一 空气 氧气

【学习目标】

1、记住空气的主要成分以及各成分的体积分数 2、记住测定空气中氧气的体积分数的实验原理及方法

3、记住氧气的主要性质和用途 4、记住实验室制取氧气的方法 【知识点1、2】

1.空气的主要成分以及各成分的体积分数

空气的成分一般来说是比较固定的，按体积分数计算，大约是氮气占78%，氧气占21%，稀有气体占0. 94%，二氧化碳占0. 03%，其它气体和杂质占0. 03%。

注意：空气成分是指体积分数而不是质量分数。

2.测定空气中氧气的体积分数的实验原理及方法

（1）红磷与氧气反应

实验步骤：

1.检查装臵的气密性 2.连接好装臵

3.向集气瓶中加少量的水，并做记号

4.向瓶中加入水，并在燃烧匙上加入红磷迅速加入集气瓶中并塞紧

5.燃烧完后，等集气瓶冷却后打开止水夹

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实验现象：红磷剧烈燃烧，发出黄光，放出大量热，产生大量的白

烟；冷却至室温后，打开弹簧夹，烧杯中的水沿导气管进入集气瓶中，至约占集气瓶内空间的1/5。

实验结论：空气中氧气的体积约占1/5。

实验原理：红磷燃烧后生成固体五氧化二磷，使集气瓶中空气的压

强变小，小于外界大气压。在外界大气压的作用下，烧杯中的水进入集气瓶。

实验推论：氮气不能燃烧也不支持燃烧；集气瓶内水面上升一定高

度后，不能继续上升，可以说明氮气不易溶于水。

注意事项：红磷伸入集气瓶内的速度要快，而且红磷过量，足以使

钟罩中密封的氧气反应完，使测得氧气的体积更接近空气中氧气的实际体积；一定在冷却到室温后打开止水夹。

误差分析：通过实验得出的结论是氧气约占空气总体积的1/5，而

在这个实验中，为什么有时气体减少的体积小于1/5呢？导致结果偏低的原因可能有： （1）红磷的量不足；（2）未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内的水的体积减少；（3）装臵漏气（如塞子未塞紧、燃烧匙与橡皮塞之间有缝隙等），使外界空气进入瓶内。

该实验中有时气体减少的体积大于1/5，又是为什么呢？原因可

能是（1）点燃红磷后，插入燃烧匙时，瓶塞子塞得太慢，使得瓶中空气受热膨胀，部分空气溢出。（2）实验开始时，没有夹或没夹紧止水夹。

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（2）铜与氧气

【例题】实验前在一侧针管内留20ml空气，然后给装有铜丝的硬质玻璃

管加热，同时缓慢交替推拉两个注射器的活塞，玻璃管内的铜丝变黑，且装置内气体的量不再进一步变化。停止加热后，带冷却至室温，将气体全部推至一个注射器中，记录下注射器内剩余气体的体积。

根据你对上述试验的理解和做试验的经验回答问题：

1.实验结束后，注射器内的气体体积理论上应该减少__4毫升_____ml ，这是因为：_____因为铜在加热的情况下与氧气反应生成氧化铜，因为空气中氧气含量约为20%，所以理论上应减少约4毫升_______________。

2.试验的加热过程中，多次缓慢交替推动两个注射器活塞的目的：__为了使铜能把氧气充分反应掉，把注射器内部的氧气推出来反应掉___。

3.如果该小组测得的空气中氧气的含量大于理论值，请你帮助该小组的同学分析出现的误差的原因：

装置的气密性不好，在把气体推至另一注射器时部分气体流失；或注射器活塞摩擦力过大，不能被气体压至实际位置。

4．如果该小组测得的空气中氧气的含量小于理论值，请你帮助该小组的同学分析出现的误差的原因。

因为没有使氧气充分反应完（铜丝不足）；因为装置气密性不好空气中氧气混入。

这两个实验有什么相似之处？

都是选用一种与只与空气中的氧气反应，不与空气中的其它成分反应，消耗掉氧气而且生成物是一种固体，对容器内的气压无影响，使容器内的气压小于外界大气压。

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【例题】1. 如右图所示，甲、乙两个气密性良好的干燥集气瓶中都充满了空气。甲、乙瓶中的燃烧匙内分别放有足量的红磷和炭粉，a、b为止水

夹。分别点燃红磷和炭粉，充分燃烧后，恢复至室温，同时打开a、b，则烧杯中的水先可能进入 ( A )

A．甲瓶 B．乙瓶 C．同时进入甲、乙瓶 D．无法判断 2．（宜昌） 小军根据燃烧红磷测定空气中氧气含量的实验原理，认为可用木

红热 条燃烧产生的木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，并按右图装置进行实验。 ①依据的实验原理是 C+O2点燃木炭 细沙 水

CO2 。

小军检查装置气密性后，将盛有足量红热木炭的燃烧匙迅速伸入集气瓶中，并把塞子塞紧，待红热的木炭熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，并未发现倒吸现象。经过认真分析，小军发现实验失败的原因是（答一条） 集气瓶中的压强没有变化。

② 小军将集气瓶中的细沙改为一种溶液，重复上述①实验，有倒吸现象，写出能体现该溶液作用的化学方程式：2NaOH+ CO2= Na2CO3+2 H2O 。小军还发现倒吸的水量未达到集气瓶内原剩

余容积的1/5。原因可能是（答一条） NaOH的量不足 。

③ 小军反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择或生成物的要求上应考虑的是（答一条）要能消耗氧气，又不会跟空气中的其它成分反应，而

且生成物为固体。

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