空氣探究實驗整理.doc

探究空氣中氧氣含量的實驗題歸類解析一、實驗藥品選擇型 例1.小軍根據(jù)燃燒紅磷測定空氣中氧氣含量的實驗原理，認為可用木炭替代紅磷測定 空氣中氧氣的含量，并按圖所示裝置進行實驗。（1）依據(jù)的實驗原理是_。小軍檢查裝置氣密性后，將盛有足量紅熱木炭的燃燒匙迅速伸入廣口瓶中，并把塞子塞緊，待紅熱的木炭熄滅并冷卻至室溫后，就打開彈簧夾，并未發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象。經過認真分析，小軍發(fā)現(xiàn)實驗失敗的原因是（答一條） _。（2）小軍反思上述實驗的探究過程后認為：用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實驗時，在藥品的選擇和生成物的要求上應考慮是（答一條）_。 答案 (1)木炭在空氣中燃燒消耗空氣中的氧氣；木炭在空氣中燃燒雖然消耗了空氣中的氧氣，但生成了二氧化碳氣體，致使廣口瓶內氣體壓強未減小。 （2）藥品要能在空氣中燃燒，燃燒時只消耗氧氣（或生成物不能是氣體） 二、實驗誤差分析型 例2. 某班同學用右圖裝置測定空氣里氧氣的含量。先用彈簧夾夾住乳膠管。點燃紅磷伸 入瓶中并塞上瓶塞。待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察 廣口瓶內水面變化情況。實驗完畢，甲同學的廣口瓶內水面上升明顯小于瓶內空氣體積的1/5,乙同學的廣口瓶內水面上升顯大于瓶內空氣體積的1/5。下列對這兩種現(xiàn)象解釋合理的是（ ） 甲同學可能使用的紅磷量不足，瓶內氧氣沒有消耗完甲同學可能未塞緊瓶塞，紅磷熄滅冷卻時外界空氣進入瓶內乙同學可能沒夾緊彈簧夾，紅磷燃燒時瓶內空氣受熱從導管逸出乙同學可能插入燃燒匙太慢，塞緊瓶塞之前，瓶內空氣受熱逸出A.只有 B.只有 C.只有 D.解析 探究空氣中氧氣的含量的實驗誤差分析，要根據(jù)實驗原理進行推斷，關鍵看操作的結果是導致密閉體系內氣體的壓強變大還是減小。甲同學的實驗結果比實際偏低，原因可能有：（1）紅磷量不足，瓶內氧氣沒有耗完；（2）未塞緊瓶塞，外界空氣進入瓶內；（3）未冷卻到室溫就打開彈簧夾；乙同學的實驗結果比實際偏高，原因可能是廣口瓶內的部分空氣受熱逸出，致使廣口瓶內氣體的體積減小更多。 答案：D三裝置創(chuàng)新型 例3.為測定空氣中氧氣的含量，小華同學打算設計如下方案：選用實際容積為40 mL的試管作反應容器，將過量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管口，通過導管與實際容積為60 mL且潤滑性很好的針筒注射器組成如右圖的實驗裝置。 假設此實驗能按照小華的設想正常進行，且白磷所占體積與導管內的氣體體積忽略不計，請回答下列問題： (（1)實驗前，打開彈簧夾，將注射器的活塞前沿從20 mL刻度處推至15mL刻度處，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明_。 （2）若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾。 可觀察到的現(xiàn)象為_。（3）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應直至燃燒結束，試管冷卻。可觀察到的現(xiàn)象為_。 （4）若按小華的設想進行實驗，實際可能遇到諸多問題而發(fā)生危險，造成實驗失敗。例如_。 解析 本題的創(chuàng)新性在于實驗裝置始終密閉，不會造成空氣污染，通過活塞的移動來測定空氣中氧氣的含量，提高了實驗結果的準確度。（1）實驗操作前后裝置內氣體壓強不變，證明該裝置的氣密性好。（2）白磷在空氣燃燒時消耗氧氣，產生白煙（生成五氧化二磷），導致密閉體系內氣體壓強減小，由于氧氣約占空氣體積的1/5,而試管內空氣中氧氣的體積約為：40 mL1/5=8 mL，且過量的白磷燃燒能將試管內空氣中的氧氣耗盡，因此最終活塞的前沿在約12 mL（20 mL-8 mL=12 mL）的刻度線上。（3）白磷在空氣中燃燒時放出大量的熱，會使密閉體系內的空氣受熱膨脹，氣體壓強增大，活塞就會向右移動，當過量的白磷燃燒耗盡密閉體系內的氧氣，試管冷卻后，密閉體系內氣體的壓強減小，外界大氣壓就會推動活塞會向左移動，而密閉體系內空氣中氧氣的體積約為：（40 mL+20 mL）1/5=12 mL,因此最終活塞的前沿在約8mL（20mL-12mL=8mL）的刻度線上。（4）因為白磷燃燒放出大量的熱，會使密閉體系內氣體壓強增大，所以該實驗中可能出現(xiàn)的問題有：橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等。答案 （1）裝置的氣密性好（2）白磷燃燒，產生白煙，活塞前沿在約12 mL的刻度線上 （3）白磷燃燒，產生白煙，活塞先向右移動，最終穩(wěn)定在約8 mL的刻度線上 （4）橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等【探究性試驗】例1. 據(jù)有關資料報道，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報廢的金屬材料相當于其年產量的20%40%。某課外活動小組的同學為了研究金屬腐蝕的條件，進行了如下的探究活動：ABC實驗裝置實驗現(xiàn)象鐵片不生銹鐵片不生銹鐵片生銹且水面附近銹蝕最嚴重發(fā)現(xiàn)問題：盛有水的鐵鍋在與水面接觸的部位最容易生銹。提出問題：鐵制品生銹的原因是什么？提出假設：鐵制品生銹與水和空氣中的氧氣有關。實驗探究：將三塊小鐵片分別按上圖所示放置，每天觀察并記錄實驗現(xiàn)象，十天后所得現(xiàn)象如表中所示。請根據(jù)以上實驗及產生的現(xiàn)象回答下列問題：（1）B中氮氣的作用是_。（2）上述實驗所得到的結論是：鐵生銹是鐵與_、_等物質共同作用的結果。（3）實驗啟示：結合生活實際，寫出一種防止鐵等金屬制品生銹的具體方法_。答案：（1）隔絕空氣或隔離氧氣 或其他合理答案均可（2）水 空氣（氧氣）（3）使用防銹漆等合理措施均可例2. 小明同學發(fā)現(xiàn)銅制的眼鏡框表面出現(xiàn)了綠色的物質，通過化學學習知識了該物質為銅綠，主要成分是。提出問題：銅是在什么條件下銹蝕的？猜想：根據(jù)銅綠的化學式，小明猜想銅生銹可能是銅與空氣中的_ ，_共同作用的結果。設計與實驗：小明通過實驗對銅片銹蝕的條件進行了探究，如上圖所示。實驗進行較長時間后，發(fā)現(xiàn)_試管中光亮的銅片生銹。思考：其余三支試管中銅片不生銹的原因分別是：（1）_。（2）_。（3）_。小結：銅片銹蝕的條件是銅與空氣中的_長期接觸。解析：猜想不是憑空想象出來的，必須有事實和理論的支持，通過對的化學式分析，結合質量守恒定律，可知銅的生銹過程中一定有含碳元素的物質參與反應，再結合鐵的生銹過程，從而得知銅生銹是銅與空氣中的水、氧氣、二氧化碳共同作用的結果，所以B試管中由于反應物同時具備，因此里面的銅片會逐漸生銹。而另三支試管中由于反應物不全，所以里面的銅片依舊光亮。答案：猜想：氧氣、二氧化碳、水例3、鐵暴露在空氣中會生銹。不知你注意了沒有，將蘋果切開不久，果肉上就會產生一層咖啡色的物質，也好象是生了“銹”一樣。某化學活動小組對此進行了探究?！咎岢鰡栴}】切開的蘋果“生銹”與什么因素有關？【猜想與假設】猜想：可能與空氣沒有關系，只是果肉內的物質自身相互反應而“生銹”。猜想：可能是果肉中的物質與空氣中的氧氣作用而“生銹”；猜想：可能是果肉中的物質與空氣中的氮氣作用而“生銹”；猜想：可能是果肉中的物質與空氣中的二氧化碳作用而“生銹”；猜想：可能是果肉中的物質與空氣中的氧氣作用而“生銹”，并且蘋果“生銹”的速度還可能與溫度有關。【收集證據(jù)】（一）查閱有關資料：已知蘋果“生銹”是果肉里的物質（酚和酶）與空氣中的一種物質發(fā)生反應，生成咖啡色的物質。（二）實驗探究：針對上面的猜想至猜想，化學活動小組依次設計了實驗方案，進行了實驗驗證，并依次觀察到下列實驗現(xiàn)象。請你將他們設計的可行的實驗探究方案，填寫在下表中猜想 可行的實驗方案 觀察到的實驗現(xiàn)象猜想將一小塊果肉浸入盛有蒸餾水的燒杯中，觀察現(xiàn)象。 果肉表面不變色猜想 果肉表面變色。猜想 果肉表面不變色。猜想 果肉表面不變色。猜想溫度高的先變色 【得出結論】 _ 【反思與評價】（1）在四種猜想中，你認為猜想_填代號）最不合理，理由是_ 。（2）在驗證猜想時，同學們發(fā)現(xiàn)，如果水不與空氣隔絕，果肉放在水中時間長了也會變色，其可能的原因是 _?！緫谩扛鶕?jù)上述結論，要防止果汁變質，果品加工廠加工和保存果汁時可采取的措施是 _答案：【收集證據(jù)】猜想可行的實驗方案猜想將一小塊切開的蘋果放入盛有氧氣的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。猜想將切開的蘋果放入盛有氮氣的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。猜想將切開的蘋果放入盛有二氧化碳的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象猜想 各取一小塊蘋果分別放入兩支集滿氧氣的試管中，將其中一支試管放入熱水中，觀察兩試管中蘋果的變色速度【得出結論】是果肉中的成分與氧氣作用的結果，“生銹”的速度與溫度有關，溫度越高，果肉變色速度越快?！痉此寂c評價】（1） 氮氣化學性質很穩(wěn)定，通常不與其它物質反應。（2）水中溶解了氧氣【應用】將水果在隔絕空氣的條件下加工，采用真空包裝并低溫保存。例4.某課外小組研究“影響H2O2 生成O2快慢的因素”的課題。通過查閱資料，他們提出如下猜想?！咎岢霾孪搿看呋瘎┖头磻餄舛榷紩绊慔2O2 生成O2 的快慢【實驗過程】實驗裝置圖如下：實驗操作：檢查裝置氣密性良好。將分液漏斗中的液體加入錐形瓶中，立即收集一瓶放出的氣體。實驗記錄實驗編號反應物5%H2O2 100 mL5%H2O2_3%H2O2100 mL加入固體0.5 g氯化鈉固體0.5 g二氧化錳收集氣體的時間165 s46s 80 s（1）H2O2溶液和二氧化錳制取氧氣的化學方程式為 。（2）實驗中加入H2O2的體積為 mL。（3）實驗中加入的固體和用量為 。【結論】該探究過程得出的結論是 ?！痉此肌縃2O2在常溫下分解緩慢，加入MnO2 后反應明顯加快。小紅提出，為了更好的證明二氧化錳 和氯化鈉是否對H2O2 生成O2快慢有影響，還應該增加一組對比實驗。該實驗選用的藥品和用量為 ?！緦嶒炌卣埂啃〖t用收集的氣體進行氧氣的性質實驗。（1）檢驗氧氣的方法是 。（2）小紅發(fā)現(xiàn)用該氣體進行氧氣的性質實驗，現(xiàn)象都不明顯。造成這種結果的原因是 。答案：（1）過氧化氫分解制氧氣的方程式 （2）100mL（3）0.5g二氧化錳 【結論】使用催化劑、增大反應物濃度可以加快H2O2生成O2的速度（或催化劑和反應物濃度都會影響H2O2生成O2的快慢）【反思】5%H2O2100mL（不加其他催化劑）【實驗拓展】（1）檢驗氧氣的方法是：將帶火星的木條插入集氣瓶中，木條復燃，證明集氣瓶中為氧氣（2）小紅發(fā)現(xiàn)用該氣體進行氧氣的性質實驗，現(xiàn)象都不明顯造成這種結果的原因是:反應后首先排出的是錐形瓶中的空氣，因此立即收集放出的氣體中氧氣純度不高，導致鐵絲無法在收集的氣體中燃燒現(xiàn)象不明顯5.根據(jù)初中化學知識，探究空氣中氧氣含量實驗小明根據(jù)所學內容，紅磷、白磷、木炭、鎂條都可以和氧氣發(fā)生反應，但是哪種物質更適用于測定空氣中氧氣含量，小明進行如下探究探究問題：紅磷、白磷、木炭、鎂條幾種物質，哪種更適用于測定空氣中氧氣含量？查閱資料：紅磷、白磷對比情況紅磷白磷 狀態(tài)暗紅色固體蠟狀固體 有毒燃燒溫度240C40C 鎂條可以與空氣中多種物質反應，如N2、CO2等探究過程：如下圖所示，按照實驗裝置進行實驗，探究幾種物質測定空氣中O2含量的可行性（1）紅磷、白磷探究實驗小明認為選用紅磷進行實驗，其原因是: _ (白磷有毒，紅磷無毒)實驗步驟實驗現(xiàn)象結論和化學方程式將足量紅磷放到燃燒匙中，點燃紅磷，進行實驗產生黃色火焰，冒出大量白煙，瓶壁有熱感；待紅磷燃燒停止并冷卻后，打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占1/5空氣中氧氣約占_化學方程式:_（2） 若將實驗藥品改為木炭，反應結束后降至室溫，打開止水夾，水不倒吸入集氣瓶的原因是:_ (C和O2反應生成CO2，反應前后集氣瓶內氣體體積不變)（3） 若將實驗藥品改為鎂條，反應結束后降至室溫，觀察到水倒吸入集氣瓶大于1/5根據(jù)資料信息，小明知道鎂條可以與空氣中的氮氣、二氧化碳發(fā)生反應，進而影響反應結果鎂條與氮氣反應可以生成氮化鎂（Mg3N2）和碳，請寫出相應的化學方程式（4） 探究結論：幾種物質中，