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【核心素養(yǎng)】專題提優(yōu)特訓(xùn)5 空氣中氧氣含量的測(cè)定
（10題經(jīng)典考題）
01 優(yōu)化裝置
1．學(xué)習(xí)了用紅磷燃燒測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)后，小明設(shè)計(jì)了如圖乙的實(shí)驗(yàn)裝置，也成功地測(cè)量出空空氣中的氧氣含量。
比較兩組實(shí)驗(yàn)并判斷以下說(shuō)法正確的是（　　）
A．采用加熱玻璃棒的方式引燃白磷，可以讓白磷燃燒得更加充分
B．改用白磷做實(shí)驗(yàn)，是因?yàn)榘琢椎闹瘘c(diǎn)低，燃燒更為徹底
C．兩組實(shí)驗(yàn)都用到了水，原因之一是水能吸收磷燃燒產(chǎn)生的污染物
D．待白磷燃燒結(jié)束并冷卻至室溫后打開(kāi)止水夾，便可以測(cè)量出空氣中的氧氣含量
【答案】C
【分析】該實(shí)驗(yàn)是利用可燃物紅磷耗盡瓶?jī)?nèi)的氧氣，使瓶?jī)?nèi)氣壓減小來(lái)推測(cè)空氣里氧氣含量，燃燒結(jié)束后，當(dāng)集氣瓶的溫度降低至室溫后打開(kāi)彈簧夾。
【詳解】A、采用加熱玻璃棒的方式引燃白磷，能避免在空氣中點(diǎn)燃，是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，不是讓白磷燃燒得更加充分，錯(cuò)誤；
B、只要氧氣充足，都能充分燃燒，與著火點(diǎn)無(wú)關(guān)，錯(cuò)誤；
C、水可以吸收五氧化二磷，正確；
D、待白磷燃燒結(jié)束并冷卻至室溫后打開(kāi)止水夾，圖乙中實(shí)驗(yàn)需移動(dòng)量氣管的高度，保持兩管上液面一致，穩(wěn)定時(shí)讀出氣體體積，才能測(cè)出氧氣的含量，錯(cuò)誤。
故選C。
2．某興趣小組為測(cè)定空氣中氧氣的含量，設(shè)計(jì)如下方案：選用實(shí)際容積為40mL的試管作反應(yīng)容器，將白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管，通過(guò)導(dǎo)管與實(shí)際容積為60mL的針筒且潤(rùn)滑性良好的注射器組成如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置（白磷所占體積、橡皮塞體積、導(dǎo)管內(nèi)的氣體體積均忽略不計(jì)），請(qǐng)分析并作答：
【實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備】實(shí)驗(yàn)前注射器活塞位于20mL刻度處，打開(kāi)彈簧夾，將活塞推至15mL刻度處，然后松開(kāi)手。
(1)若活塞未能返回至20mL刻度處，則說(shuō)明 。
【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】
(2)方法一：夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束并等到試管冷卻后松開(kāi)彈簧夾，若觀察到活塞停留在 刻度處，則證明氧氣約占空氣總體積的。
(3)方法二：不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，活塞一開(kāi)始向 （填“左”或“右”）移；充分反應(yīng)直至燃燒結(jié)束，試管冷卻，若觀察到活塞停留在 刻度處，則證明氧氣約占空氣總體積的。
【實(shí)驗(yàn)分析】
(4)在進(jìn)行方法二中的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)活塞最終停留在12mL處，與預(yù)測(cè)結(jié)果相差較大，則導(dǎo)致此現(xiàn)象的錯(cuò)誤操作可能為 。（寫出一條即可）
【答案】(1)裝置漏氣
(2)12
(3) 右 8
(4)裝置未完全冷卻至室溫就讀數(shù)或白磷不足量或裝置漏氣
【詳解】（1）若活塞未能返回至20mL刻度處，說(shuō)明試管外二空氣進(jìn)入試管內(nèi)，表明裝置漏氣，故填裝置漏氣。
（2）由題文可知，容積為40mL的試管作反應(yīng)容器，氧氣約占空氣總體積的，其中氧氣的體積=40mL×=8mL，夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束并等到試管冷卻后松開(kāi)彈簧夾，可觀察到活塞停留在12刻度處，故填12。
（3）不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，白磷燃燒放出熱量，試管中的氣體受熱膨脹，活塞一開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，故填右；
不使用彈簧夾，空氣的體積=40mL+20mL=60mL，其中氧氣的體積=60mL×=12mL，充分反應(yīng)直至燃燒結(jié)束，試管冷卻，可觀察到活塞停留在8刻度處，故填8。
（4）在進(jìn)行方法二中的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)活塞最終停留在12mL處，說(shuō)明裝置中剩余氣體偏多，測(cè)得的結(jié)果偏小，原因可能是裝置未完全冷卻至室溫就讀數(shù)、白磷不足量或裝置漏氣。故填裝置未完全冷卻至室溫就讀數(shù)或白磷不足量或裝置漏氣。
3．為驗(yàn)證空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，小科按圖甲所示的裝置進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)每次測(cè)得的氧氣體積分?jǐn)?shù)總是遠(yuǎn)小于21%，他認(rèn)為誤差主要由實(shí)驗(yàn)裝置造成，于是改用圖乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，步驟如下：
①連接裝置并檢查氣密性。
②在量筒內(nèi)加入100毫升的水。
③在廣口瓶中加入少量水，使瓶?jī)?nèi)空氣體積為250毫升。
④在燃燒匙內(nèi)放入過(guò)量的紅磷，塞緊瓶塞，關(guān)閉止水夾，接通電源使電烙鐵發(fā)熱，點(diǎn)燃紅磷后，斷開(kāi)電源。
⑤燃燒結(jié)束并充分冷卻后，打開(kāi)止水夾，待量筒內(nèi)水面不再下降時(shí)，記錄量筒內(nèi)水的體積為65毫升。
（1）小科技如甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，將導(dǎo)管一端插入水中，打開(kāi)止水夾，用手緊握廣口瓶外壁，若觀察到水中的導(dǎo)管口 ，說(shuō)明裝置氣密性良好。
（2）裝置乙中使用電烙鐵可以減小實(shí)驗(yàn)誤差。與裝置乙相比，裝置甲需要打開(kāi)瓶塞點(diǎn)燃紅磷，若操作過(guò)慢，可能會(huì)導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)空氣外逸而使最終結(jié)果 （選填“偏大”“偏小”或“不變”）。
（3）根據(jù)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為 。
小科發(fā)現(xiàn)，測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值仍有較大差距，查閱資料發(fā)現(xiàn)，引起本實(shí)驗(yàn)的誤差除裝置外，還與可燃物的性質(zhì)有關(guān)。
【答案】 有氣泡冒出 偏大 14%
【詳解】（1）將導(dǎo)管一端插入水中，打開(kāi)止水夾，用手緊握廣口瓶外壁，溫度升高，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)變大，若觀察到水中的導(dǎo)管口有氣泡冒出，則說(shuō)明裝置氣密性良好；
（2）瓶?jī)?nèi)空氣外逸會(huì)導(dǎo)致倒吸的水量偏大，倒吸入集氣瓶的水等于消耗氣體的體積，故會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果偏大；
（3）根據(jù)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為=。
02 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)
4．小科為了測(cè)定空氣中氧氣的含量，選用如圖甲所示的裝置，通過(guò)以下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
步驟一：檢查裝置的氣密性，并在廣口瓶?jī)?nèi)加入少量水。
步驟二：（1）將 （填“水面上方體積”或“廣口瓶總體積”）分為5等份，用彈簧夾夾緊橡皮管，點(diǎn)燃紅磷后，迅速伸入瓶中并塞緊塞子。
步驟三：待燃燒停止并冷卻至室溫后，打開(kāi)彈簧夾．小科測(cè)得實(shí)驗(yàn)過(guò)程中廣口瓶?jī)?nèi)氣壓的變化如圖乙所示。
（2）圖乙中段對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)的文字表達(dá)式為 。
（3）段氣壓降低的主要原因是 。
【答案】 水面上方體積 紅磷燃燒消耗了瓶?jī)?nèi)氧氣，裝置內(nèi)氣體質(zhì)量減小，反應(yīng)結(jié)束后溫度降低（合理即可）
【詳解】（1）據(jù)圖可知，該實(shí)驗(yàn)原理是磷燃燒能夠消耗空氣中的氧氣，氧氣消耗后，容器中的氣壓減小，在外界大氣壓作用下，水進(jìn)入容器，進(jìn)入容器中的水的體積即為容器中空氣中的氧氣體積，進(jìn)一步可以計(jì)算出空氣中氧氣的含量；應(yīng)將水面上方體積分為5等份；
（2）發(fā)生圖乙中段對(duì)應(yīng)的反應(yīng)：磷燃燒生成五氧化二磷，放出熱量，氣溫升高，使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大，化學(xué)反應(yīng)的文字表達(dá)式為：；
（3）段壓強(qiáng)下降是因?yàn)榧t磷燃燒消耗了瓶?jī)?nèi)氧氣，裝置內(nèi)氣體質(zhì)量減小，反應(yīng)結(jié)束后溫度降低，壓強(qiáng)減小。
5．某學(xué)習(xí)小組在用銅粉測(cè)定空氣中氧氣含量時(shí)，用氧氣傳感器測(cè)定了氧氣含量的變化情況。如圖1裝置所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在50mL硬質(zhì)玻璃管內(nèi)加入足量銅粉，啟動(dòng)氧氣傳感器，點(diǎn)燃酒精燈，反應(yīng)結(jié)束后移走酒精燈。實(shí)驗(yàn)中氧氣傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)如圖2所示。
（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，觀察到的現(xiàn)象是 。
（2）CD段氧氣含量下降的原因是 。
（3）DE段裝置內(nèi)氣壓 （選填“變大”“變小”或“不變”）。
（4）充分加熱后，氧氣含量沒(méi)有降為“0”的原因可能是 。
【答案】 紅色銅粉變黑，氣球先膨脹后變癟 銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，消耗了氧氣 變小 銅粉沒(méi)有充分鋪平（合理即可）
【詳解】（1）銅和氧氣在加熱的條件下反應(yīng)生成黑色的氧化銅，加熱過(guò)程中，溫度升高，裝置內(nèi)氣體受熱膨脹，壓強(qiáng)增大，氣球脹大，待完全反應(yīng)后，逐漸冷卻至室溫，由于消耗了氧氣，裝置內(nèi)壓強(qiáng)減小，故氣球縮小；
（2）CD段氧氣含量下降的原因是：銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，消耗了氧氣；
（4）DE段反應(yīng)結(jié)束，溫度逐漸恢復(fù)至室溫，由于消耗了氧氣，裝置內(nèi)氣壓變小；
（5）銅粉足量充分加熱后，氧氣含量沒(méi)有降為“0”，說(shuō)明氧氣沒(méi)有消耗完，則可能的原因是空氣不流通，不能充分反應(yīng)或銅粉沒(méi)有鋪開(kāi)，不能充分反應(yīng)等。
6．小科學(xué)習(xí)了“空氣中氧氣含量測(cè)定”實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)用甲圖裝置實(shí)驗(yàn)誤差大且生成的五氧化二磷有毒，于是他對(duì)課本裝置進(jìn)行改進(jìn)，然后迅速插入瓶塞中來(lái)加熱白磷（P），實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣壓變化如圖丙。
提示：白磷燃燒所需要的最低溫度是產(chǎn)物與紅磷在氧氣中燃燒一致。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)信息，回答下列有關(guān)問(wèn)題：
（1）白磷燃燒的文字表達(dá)式為 。
（2）如果按照原來(lái)方式點(diǎn)燃紅磷，若瓶塞塞的較慢，將導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果 （選填“偏大”、“不變”或“偏小”）。
（3）圖乙中，a、b分別表示實(shí)驗(yàn)中先后測(cè)定的量。a為瓶中原有水的體積；b為反應(yīng)后冷卻至室溫，集氣瓶中水的體積；c為整個(gè)集氣瓶的體積。若集氣瓶中氧氣耗盡，請(qǐng)寫出a、b、c三個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的等式關(guān)系： 。
（4）結(jié)合題目信息，簡(jiǎn)要解釋丙圖中C點(diǎn)后氣壓上升的原因： 。
【答案】 磷+氧氣五氧化二磷 偏大 打開(kāi)止水夾之后，燒杯內(nèi)的水會(huì)倒吸進(jìn)入集氣瓶?jī)?nèi)，導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)氣壓增大至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓
【詳解】（1）磷和氧氣在點(diǎn)燃的條件下生成五氧化二磷，故該反應(yīng)的文字表達(dá)式為：磷+氧氣五氧化二磷；
（2）如果按照原來(lái)方式點(diǎn)燃紅磷，若瓶塞塞的較慢，會(huì)有部分空氣逸出，將導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏大；
（3）（c﹣a）表示實(shí)驗(yàn)前集氣瓶?jī)?nèi)空氣的體積，（b﹣a）表示實(shí)驗(yàn)后由于氧氣的消耗導(dǎo)致的燒杯內(nèi)水倒吸進(jìn)入集氣瓶的體積等于瓶子中氧氣的體積，空氣中氧氣體積約占空氣體積的，則a、b、c三個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的等式關(guān)系為=；
（4）丙圖中C點(diǎn)后氣壓上升的原因是打開(kāi)止水夾之后，燒杯內(nèi)的水會(huì)倒吸進(jìn)入集氣瓶?jī)?nèi)。
7．初三化學(xué)興趣小組在老師的指導(dǎo)下對(duì)課本中測(cè)定空氣中氧氣含量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn)。
【實(shí)驗(yàn)操作記錄、分析】
(1)如圖1所示，連接好實(shí)驗(yàn)裝置。在裝入試劑之前，應(yīng)先進(jìn)行的操作是 。
(2)在集氣瓶?jī)?nèi)加入50.0mL水，導(dǎo)管內(nèi)注滿水后夾緊乳膠管，打開(kāi)并調(diào)試好傳感器和數(shù)顯設(shè)備，點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷。各傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)如圖2所示，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)表示該段時(shí)間內(nèi)氣體壓強(qiáng)、溫度、氧氣濃度對(duì)應(yīng)的變化情況。bc段壓強(qiáng)升高的原因是 。
(3)圖2中曲線 （填“X”或“Z”）表示的是瓶?jī)?nèi)溫度的變化情況。
(4)【實(shí)驗(yàn)反思】由圖可知，紅磷燃燒法測(cè)定結(jié)果不夠準(zhǔn)確的原因是 。
(5)如果用白磷代替紅磷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得氧氣的含量將更準(zhǔn)確。白磷（化學(xué)符號(hào)為）燃燒的生成物和紅磷燃燒的生成物相同，則白磷燃燒的符號(hào)表達(dá)式是 。
(6)實(shí)驗(yàn)后，小強(qiáng)用圖像來(lái)反映裝置內(nèi)各量隨時(shí)間的變化關(guān)系，其中正確的是______（填字母）。
A． B． C． D．
【答案】(1)檢查裝置的氣密性
(2)紅磷燃燒放熱，空氣受熱膨脹，氣壓增大
(3)X
(4)紅磷點(diǎn)燃后再插入集氣瓶，導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)氣體逸出
(5)P4+ O2 P2O5
(6)D
【詳解】（1）該實(shí)驗(yàn)中氣體參與了反應(yīng)，連接好實(shí)驗(yàn)裝置，在裝入藥品之前，應(yīng)先進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，故填查裝置的氣密性。
（2）點(diǎn)燃紅磷后，由于紅磷燃燒消耗氧氣導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)氣體減少，壓強(qiáng)減小，但燃燒時(shí)放出熱量，又導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大，并且增大的幅度大于減小的幅度，導(dǎo)致bc段壓強(qiáng)升高，故填紅磷燃燒放熱導(dǎo)致氣壓增大幅度大于氧氣消耗導(dǎo)致氣壓減小幅度，故填紅磷燃燒放熱，空氣受熱膨脹，氣壓增大。
（3）裝置內(nèi)紅磷燃燒放熱，溫度升高，完全反應(yīng)后不再放熱，溫度降低至原溫度，表示溫度變化的曲線是X，故填X。
（4）由圖可知，紅磷需要在空氣中點(diǎn)燃后再放進(jìn)集氣瓶?jī)?nèi)，難免會(huì)有氣體溢出集氣瓶，導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確，故填紅磷需要在空氣中點(diǎn)燃后再放進(jìn)集氣瓶?jī)?nèi)，導(dǎo)致氣體逸出集氣瓶。
（5）白磷(化學(xué)符號(hào)為P4)燃燒的生成物和紅磷燃燒的生成物相同都為五氧化二磷，即白磷與空氣中的氧氣在點(diǎn)燃的條件下反應(yīng)生成五氧化二磷，故反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式寫為：P4+ O2 P2O5。
（6）A 集氣瓶?jī)?nèi)預(yù)先加入了50.0mL的水，所以圖A中曲線起始點(diǎn)不應(yīng)從零開(kāi)始，選項(xiàng)錯(cuò)誤；
B 實(shí)驗(yàn)中要求紅磷過(guò)量，所以圖C中紅磷的質(zhì)量最后不能為零，選項(xiàng)錯(cuò)誤；
C 燃燒與氧氣濃度有關(guān)系，燃燒到一定程度，氧氣濃度減少，紅磷不能繼續(xù)燃燒，氧氣不能完全被消耗，所以圖D中氧氣最后的質(zhì)量不應(yīng)為零，選項(xiàng)錯(cuò)誤；
D 氮?dú)庵潦贾两K沒(méi)有參與反應(yīng)，也不溶于水，所以集氣瓶?jī)?nèi)氮?dú)獾馁|(zhì)量不發(fā)生變化，選項(xiàng)正確；
故選D。
03 思維構(gòu)建
8．構(gòu)建合理的思維模型，既能促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，又能提高思維品質(zhì)。小寧建構(gòu)了“兩組份混合物含量測(cè)定”的思維模型，如下所示：
運(yùn)用該模型對(duì)教材中“測(cè)定空氣中氧氣含量”的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了再探究，忽略含量很低的其它物質(zhì)，空氣可以看成由氮?dú)夂脱鯕饨M成的兩組份混合物。
【探究一】根據(jù)沸點(diǎn)低的組份先汽化的性質(zhì)，測(cè)定混合物中某組份的含量。
（1）將空氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)空氣，液氮先汽化，從建模角度分析，該操作屬于上述思維模型中的 。
【探究二】根據(jù)混合物中某組份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，測(cè)定混合物中某組份的含量。
（2）按圖甲實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定空氣中氧氣的含量時(shí)，紅磷燃燒結(jié)束后，打開(kāi)止水夾最合理的時(shí)間為 ，否則將因此導(dǎo)致 。
【交流評(píng)價(jià)】查閱資料：銅粉在加熱條件下能和氧氣反應(yīng)，生成黑色固體．運(yùn)用上述思維模型，小寧又設(shè)計(jì)了圖乙的實(shí)驗(yàn)裝置。
（3）反應(yīng)前裝置內(nèi)氣體的總體積已知，則利用該裝置“測(cè)得空氣中氧氣含量”的原理是 。
【答案】 分離轉(zhuǎn)移 集氣瓶冷卻到室溫 測(cè)量結(jié)果偏小 銅和裝置中的氧氣反應(yīng)，生成氧化銅固體，裝置內(nèi)的氣體冷卻到室溫時(shí)，注射器內(nèi)減少的體積即為裝置內(nèi)氧氣的體積，氧氣的體積與反應(yīng)前裝置內(nèi)的總體積之比即為氧氣的含量
【詳解】（1）將空氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)空氣，液氮的沸點(diǎn)低先汽化，從混合物中分離出來(lái)，并沒(méi)有轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，因此從建模角度分析，該操作屬于上述思維模型中的分離轉(zhuǎn)移。
（2）為了使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確，裝置內(nèi)的壓強(qiáng)差最大，因此應(yīng)等集氣瓶冷卻到室溫時(shí)再打開(kāi)止水夾，否則將導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏小，氣體受熱膨脹，流入集氣瓶的水的體積偏小。
（3）題圖乙裝置中，測(cè)定空氣中氧氣含量的原理是銅和裝置中的氧氣反應(yīng)，生成氧化銅固體，裝置內(nèi)的氣體冷卻到室溫時(shí)注射器內(nèi)減少的體積即為裝置內(nèi)氧氣的體積，氧氣的體積與反應(yīng)前裝置內(nèi)的總體積之比即為氧氣的含量。
9．測(cè)量空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)實(shí)驗(yàn)的思維模型如下：封閉空間—消耗氧氣—?dú)鈮簻p小—觀察現(xiàn)象。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)小組按圖甲完成氧氣含量測(cè)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)入集氣瓶的水量低于“1”刻度線。為提高氧氣含量測(cè)定的精準(zhǔn)度，展開(kāi)了如下研究。
[誤差分析]幾位同學(xué)對(duì)測(cè)量值偏小原因的分析如下：
甲：紅磷的量不足，未能把瓶?jī)?nèi)氧氣耗盡；
乙：將燃燒匙伸入集氣瓶瞬間，部分空氣逸出；
丙：實(shí)驗(yàn)前導(dǎo)管中有空氣，實(shí)驗(yàn)后一部分本應(yīng)進(jìn)入容器的水滯留在導(dǎo)管中；
丁：由于廣口瓶的形狀造成很難均分五等份，影響測(cè)量結(jié)果；
（1）以上原因分析中，其中一位同學(xué)的觀點(diǎn)被大家一致否定，你認(rèn)為是 （選填“甲”“乙”“丙”或“丁”）的觀點(diǎn)。
（2）[方案改進(jìn)]根據(jù)以上討論，為減少實(shí)驗(yàn)誤差，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)度，學(xué)習(xí)小組同學(xué)設(shè)計(jì)了圖乙改進(jìn)裝置（已知：紅磷的著火點(diǎn)是，無(wú)毒；白磷的著火點(diǎn)是，有劇毒）。比較圖甲、圖乙的實(shí)驗(yàn)方案，下列關(guān)于圖乙實(shí)驗(yàn)方案敘述正確的是 。
A．利用著火點(diǎn)更低的白磷并采用加熱后的玻璃棒“內(nèi)引燃”，建立封閉空間使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更精準(zhǔn)
B．可以解決圖甲方案中一部分水滯留在導(dǎo)管中帶來(lái)的誤差問(wèn)題
C．改用量筒內(nèi)水的體積變化來(lái)確定消耗氧氣的體積，使測(cè)量結(jié)果更精準(zhǔn)
D．徹底地解決了實(shí)驗(yàn)的安全性問(wèn)題，符合綠色化學(xué)理念
（3）[問(wèn)題反思]小組同學(xué)多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)量值總是小于五分之一。經(jīng)過(guò)老師指導(dǎo)，小組同學(xué)討論后認(rèn)為可以從模型中“消耗氧氣”的方法入手給實(shí)驗(yàn)做進(jìn)一步改進(jìn)。
[資料]暖寶寶是利用鐵粉在空氣中氧化的原理制成。
[方案迭代]討論后，項(xiàng)目組設(shè)計(jì)了如圖丙所示的裝置，用暖寶寶粉代替紅磷，利用鐵粉在空氣中氧化的原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。操作步驟如下：①將濾紙用水浸潤(rùn)后黏附在針筒內(nèi)壁；
②把暖寶寶粉倒入針筒，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，使涂抹均勻；
③涂上凡士林，將活塞插入針筒，蓋上橡皮帽，觀察并記錄活塞移動(dòng)情況。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中利用傳感器測(cè)得甲、丙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化如圖丁所示。結(jié)合圖丁從消耗氧氣的方法角度分析，圖丙方案比圖甲方案測(cè)定結(jié)果更精準(zhǔn)的原因是 。
[心得交流]科學(xué)探究需要不斷根據(jù)結(jié)果反思探究過(guò)程，優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)方案的迭代更新。
【答案】 乙 ABC 用暖寶寶能更充分消耗氧氣（合理即可）
【詳解】（1）甲：紅磷的量不足，未能把瓶?jī)?nèi)氧氣耗盡，測(cè)量結(jié)果偏小，低于“1”刻度線；
乙：將燃燒匙伸入集氣瓶瞬間，部分空氣逸出，集氣瓶的氣壓偏小，倒流到集氣瓶?jī)?nèi)水量偏多，高于“1”刻度線；
丙：實(shí)驗(yàn)前導(dǎo)管中有空氣，實(shí)驗(yàn)后一部分本應(yīng)進(jìn)入容器的水滯留在導(dǎo)管中，測(cè)量結(jié)果偏小，低于“1”刻度線；
丁：由于廣口瓶的形狀造成很難均分五等份，影響測(cè)量結(jié)果，可能使測(cè)量結(jié)果偏小，低于“1”刻度線。
以上原因分析中，乙同學(xué)的觀點(diǎn)被大家一致否定；
（2）A、利用著火點(diǎn)更低的白磷并采用加熱后的玻璃棒“內(nèi)引燃”，建立封閉空間使實(shí)驗(yàn)避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣體逸出，結(jié)果更精準(zhǔn)，正確；
B、由于集氣瓶?jī)?nèi)導(dǎo)管插入水，可以解決圖甲方案中一部分水滯留在導(dǎo)管中帶來(lái)的誤差問(wèn)題，正確；
C、量筒測(cè)量水體積準(zhǔn)確度高于集氣瓶五等分測(cè)量水體積，改用量筒內(nèi)水的體積變化來(lái)確定消耗氧氣的體積，使測(cè)量結(jié)果更精準(zhǔn)，正確；
D、根據(jù)題意可知，白磷劇毒，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中白磷是過(guò)量的，沒(méi)有徹底地解決了實(shí)驗(yàn)的安全性問(wèn)題，錯(cuò)誤。
故選ABC；
（3）從消耗氧氣的方法角度分析，圖丙方案比圖甲方案測(cè)定結(jié)果更精準(zhǔn)的原因是用暖寶寶能更充分消耗氧氣（合理即可）。
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【核心素養(yǎng)】專題提優(yōu)特訓(xùn)5 空氣中氧氣含量的測(cè)定
（9題經(jīng)典考題）
01 優(yōu)化裝置
1．學(xué)習(xí)了用紅磷燃燒測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)后，小明設(shè)計(jì)了如圖乙的實(shí)驗(yàn)裝置，也成功地測(cè)量出空空氣中的氧氣含量。
比較兩組實(shí)驗(yàn)并判斷以下說(shuō)法正確的是（　　）
A．采用加熱玻璃棒的方式引燃白磷，可以讓白磷燃燒得更加充分
B．改用白磷做實(shí)驗(yàn)，是因?yàn)榘琢椎闹瘘c(diǎn)低，燃燒更為徹底
C．兩組實(shí)驗(yàn)都用到了水，原因之一是水能吸收磷燃燒產(chǎn)生的污染物
D．待白磷燃燒結(jié)束并冷卻至室溫后打開(kāi)止水夾，便可以測(cè)量出空氣中的氧氣含量
2．某興趣小組為測(cè)定空氣中氧氣的含量，設(shè)計(jì)如下方案：選用實(shí)際容積為40mL的試管作反應(yīng)容器，將白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管，通過(guò)導(dǎo)管與實(shí)際容積為60mL的針筒且潤(rùn)滑性良好的注射器組成如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置（白磷所占體積、橡皮塞體積、導(dǎo)管內(nèi)的氣體體積均忽略不計(jì)），請(qǐng)分析并作答：
【實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備】實(shí)驗(yàn)前注射器活塞位于20mL刻度處，打開(kāi)彈簧夾，將活塞推至15mL刻度處，然后松開(kāi)手。
（1）若活塞未能返回至20mL刻度處，則說(shuō)明 。
【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】
（2）方法一：夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束并等到試管冷卻后松開(kāi)彈簧夾，若觀察到活塞停留在 刻度處，則證明氧氣約占空氣總體積的。
（3）方法二：不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，活塞一開(kāi)始向 （填“左”或“右”）移；充分反應(yīng)直至燃燒結(jié)束，試管冷卻，若觀察到活塞停留在 刻度處，則證明氧氣約占空氣總體積的。
【實(shí)驗(yàn)分析】
（4）在進(jìn)行方法二中的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)活塞最終停留在12mL處，與預(yù)測(cè)結(jié)果相差較大，則導(dǎo)致此現(xiàn)象的錯(cuò)誤操作可能為 。（寫出一條即可）
3．為驗(yàn)證空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，小科按圖甲所示的裝置進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)每次測(cè)得的氧氣體積分?jǐn)?shù)總是遠(yuǎn)小于21%，他認(rèn)為誤差主要由實(shí)驗(yàn)裝置造成，于是改用圖乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，步驟如下：
①連接裝置并檢查氣密性。
②在量筒內(nèi)加入100毫升的水。
③在廣口瓶中加入少量水，使瓶?jī)?nèi)空氣體積為250毫升。
④在燃燒匙內(nèi)放入過(guò)量的紅磷，塞緊瓶塞，關(guān)閉止水夾，接通電源使電烙鐵發(fā)熱，點(diǎn)燃紅磷后，斷開(kāi)電源。
⑤燃燒結(jié)束并充分冷卻后，打開(kāi)止水夾，待量筒內(nèi)水面不再下降時(shí)，記錄量筒內(nèi)水的體積為65毫升。
（1）小科技如甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，將導(dǎo)管一端插入水中，打開(kāi)止水夾，用手緊握廣口瓶外壁，若觀察到水中的導(dǎo)管口 ，說(shuō)明裝置氣密性良好。
（2）裝置乙中使用電烙鐵可以減小實(shí)驗(yàn)誤差。與裝置乙相比，裝置甲需要打開(kāi)瓶塞點(diǎn)燃紅磷，若操作過(guò)慢，可能會(huì)導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)空氣外逸而使最終結(jié)果 （選填“偏大”“偏小”或“不變”）。
（3）根據(jù)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為 。
小科發(fā)現(xiàn)，測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值仍有較大差距，查閱資料發(fā)現(xiàn)，引起本實(shí)驗(yàn)的誤差除裝置外，還與可燃物的性質(zhì)有關(guān)。
02 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)
4．小科為了測(cè)定空氣中氧氣的含量，選用如圖甲所示的裝置，通過(guò)以下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
步驟一：檢查裝置的氣密性，并在廣口瓶?jī)?nèi)加入少量水。
步驟二：（1）將 （填“水面上方體積”或“廣口瓶總體積”）分為5等份，用彈簧夾夾緊橡皮管，點(diǎn)燃紅磷后，迅速伸入瓶中并塞緊塞子。
步驟三：待燃燒停止并冷卻至室溫后，打開(kāi)彈簧夾．小科測(cè)得實(shí)驗(yàn)過(guò)程中廣口瓶?jī)?nèi)氣壓的變化如圖乙所示。
（2）圖乙中段對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)的文字表達(dá)式為 。
（3）段氣壓降低的主要原因是 。
5．某學(xué)習(xí)小組在用銅粉測(cè)定空氣中氧氣含量時(shí)，用氧氣傳感器測(cè)定了氧氣含量的變化情況。如圖1裝置所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在50mL硬質(zhì)玻璃管內(nèi)加入足量銅粉，啟動(dòng)氧氣傳感器，點(diǎn)燃酒精燈，反應(yīng)結(jié)束后移走酒精燈。實(shí)驗(yàn)中氧氣傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)如圖2所示。
（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，觀察到的現(xiàn)象是 。
（2）CD段氧氣含量下降的原因是 。
（3）DE段裝置內(nèi)氣壓 （選填“變大”“變小”或“不變”）。
（4）充分加熱后，氧氣含量沒(méi)有降為“0”的原因可能是 。
6．小科學(xué)習(xí)了“空氣中氧氣含量測(cè)定”實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)用甲圖裝置實(shí)驗(yàn)誤差大且生成的五氧化二磷有毒，于是他對(duì)課本裝置進(jìn)行改進(jìn)，然后迅速插入瓶塞中來(lái)加熱白磷（P），實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣壓變化如圖丙。
提示：白磷燃燒所需要的最低溫度是產(chǎn)物與紅磷在氧氣中燃燒一致。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)信息，回答下列有關(guān)問(wèn)題：
（1）白磷燃燒的文字表達(dá)式為 。
（2）如果按照原來(lái)方式點(diǎn)燃紅磷，若瓶塞塞的較慢，將導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果 （選填“偏大”、“不變”或“偏小”）。
（3）圖乙中，a、b分別表示實(shí)驗(yàn)中先后測(cè)定的量。a為瓶中原有水的體積；b為反應(yīng)后冷卻至室溫，集氣瓶中水的體積；c為整個(gè)集氣瓶的體積。若集氣瓶中氧氣耗盡，請(qǐng)寫出a、b、c三個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的等式關(guān)系： 。
（4）結(jié)合題目信息，簡(jiǎn)要解釋丙圖中C點(diǎn)后氣壓上升的原因： 。
7．初三化學(xué)興趣小組在老師的指導(dǎo)下對(duì)課本中測(cè)定空氣中氧氣含量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn)。
【實(shí)驗(yàn)操作記錄、分析】
（1）如圖1所示，連接好實(shí)驗(yàn)裝置。在裝入試劑之前，應(yīng)先進(jìn)行的操作是 。
（2）在集氣瓶?jī)?nèi)加入50.0mL水，導(dǎo)管內(nèi)注滿水后夾緊乳膠管，打開(kāi)并調(diào)試好傳感器和數(shù)顯設(shè)備，點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷。各傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)如圖2所示，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)表示該段時(shí)間內(nèi)氣體壓強(qiáng)、溫度、氧氣濃度對(duì)應(yīng)的變化情況。bc段壓強(qiáng)升高的原因是 。
（3）圖2中曲線 （填“X”或“Z”）表示的是瓶?jī)?nèi)溫度的變化情況。
（4）【實(shí)驗(yàn)反思】由圖可知，紅磷燃燒法測(cè)定結(jié)果不夠準(zhǔn)確的原因是 。
（5）如果用白磷代替紅磷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得氧氣的含量將更準(zhǔn)確。白磷（化學(xué)符號(hào)為P4）燃燒的生成物和紅磷燃燒的生成物相同，則白磷燃燒的符號(hào)表達(dá)式是 。
（6）實(shí)驗(yàn)后，小強(qiáng)用圖像來(lái)反映裝置內(nèi)各量隨時(shí)間的變化關(guān)系，其中正確的是 （填字母）。
A． B． C． D．
03 思維構(gòu)建
8．構(gòu)建合理的思維模型，既能促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，又能提高思維品質(zhì)。小寧建構(gòu)了“兩組份混合物含量測(cè)定”的思維模型，如下所示：
運(yùn)用該模型對(duì)教材中“測(cè)定空氣中氧氣含量”的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了再探究，忽略含量很低的其它物質(zhì)，空氣可以看成由氮?dú)夂脱鯕饨M成的兩組份混合物。
【探究一】根據(jù)沸點(diǎn)低的組份先汽化的性質(zhì)，測(cè)定混合物中某組份的含量。
（1）將空氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)空氣，液氮先汽化，從建模角度分析，該操作屬于上述思維模型中的 。
【探究二】根據(jù)混合物中某組份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，測(cè)定混合物中某組份的含量。
（2）按圖甲實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定空氣中氧氣的含量時(shí)，紅磷燃燒結(jié)束后，打開(kāi)止水夾最合理的時(shí)間為 ，否則將因此導(dǎo)致 。
【交流評(píng)價(jià)】查閱資料：銅粉在加熱條件下能和氧氣反應(yīng)，生成黑色固體．運(yùn)用上述思維模型，小寧又設(shè)計(jì)了圖乙的實(shí)驗(yàn)裝置。
（3）反應(yīng)前裝置內(nèi)氣體的總體積已知，則利用該裝置“測(cè)得空氣中氧氣含量”的原理是 。
9．測(cè)量空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)實(shí)驗(yàn)的思維模型如下：封閉空間—消耗氧氣—?dú)鈮簻p小—觀察現(xiàn)象。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)小組按圖甲完成氧氣含量測(cè)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)入集氣瓶的水量低于“1”刻度線。為提高氧氣含量測(cè)定的精準(zhǔn)度，展開(kāi)了如下研究。
[誤差分析]幾位同學(xué)對(duì)測(cè)量值偏小原因的分析如下：
甲：紅磷的量不足，未能把瓶?jī)?nèi)氧氣耗盡；
乙：將燃燒匙伸入集氣瓶瞬間，部分空氣逸出；
丙：實(shí)驗(yàn)前導(dǎo)管中有空氣，實(shí)驗(yàn)后一部分本應(yīng)進(jìn)入容器的水滯留在導(dǎo)管中；
丁：由于廣口瓶的形狀造成很難均分五等份，影響測(cè)量結(jié)果；
（1）以上原因分析中，其中一位同學(xué)的觀點(diǎn)被大家一致否定，你認(rèn)為是 （選填“甲”“乙”“丙”或“丁”）的觀點(diǎn)。
（2）[方案改進(jìn)]根據(jù)以上討論，為減少實(shí)驗(yàn)誤差，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)度，學(xué)習(xí)小組同學(xué)設(shè)計(jì)了圖乙改進(jìn)裝置（已知：紅磷的著火點(diǎn)是，無(wú)毒；白磷的著火點(diǎn)是，有劇毒）。比較圖甲、圖乙的實(shí)驗(yàn)方案，下列關(guān)于圖乙實(shí)驗(yàn)方案敘述正確的是 。
A．利用著火點(diǎn)更低的白磷并采用加熱后的玻璃棒“內(nèi)引燃”，建立封閉空間使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更精準(zhǔn)
B．可以解決圖甲方案中一部分水滯留在導(dǎo)管中帶來(lái)的誤差問(wèn)題
C．改用量筒內(nèi)水的體積變化來(lái)確定消耗氧氣的體積，使測(cè)量結(jié)果更精準(zhǔn)
D．徹底地解決了實(shí)驗(yàn)的安全性問(wèn)題，符合綠色化學(xué)理念
（3）[問(wèn)題反思]小組同學(xué)多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)量值總是小于五分之一。經(jīng)過(guò)老師指導(dǎo)，小組同學(xué)討論后認(rèn)為可以從模型中“消耗氧氣”的方法入手給實(shí)驗(yàn)做進(jìn)一步改進(jìn)。
[資料]暖寶寶是利用鐵粉在空氣中氧化的原理制成。
[方案迭代]討論后，項(xiàng)目組設(shè)計(jì)了如圖丙所示的裝置，用暖寶寶粉代替紅磷，利用鐵粉在空氣中氧化的原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。操作步驟如下：①將濾紙用水浸潤(rùn)后黏附在針筒內(nèi)壁；②把暖寶寶粉倒入針筒，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，使涂抹均勻；③涂上凡士林，將活塞插入針筒，蓋上橡皮帽，觀察并記錄活塞移動(dòng)情況。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中利用傳感器測(cè)得甲、丙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化如圖丁所示。結(jié)合圖丁從消耗氧氣的方法角度分析，圖丙方案比圖甲方案測(cè)定結(jié)果更精準(zhǔn)的原因是 。
[心得交流]科學(xué)探究需要不斷根據(jù)結(jié)果反思探究過(guò)程，優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)方案的迭代更新。
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