1、第二单元 我们周围的空气课题 1 空气知识 1 测定空气中氧气的含量【学习目标】（1）了解拉瓦锡测定空气成分的实验（2）掌握红磷燃烧法测定空气中氧气含量的原理、操作、结论等【知识点睛】1拉瓦锡实验（1）拉瓦锡实验的历史意义1774 年，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分，明确提出空气是由氧气和氮气组成的（2）实验装置及操作分析如图，在密闭的容器中连续加热少量液态汞 12 天，发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积差不多减少了 1/5拉瓦锡研究了剩余 4/5 体积的气体，发现这部分气体既不能供给呼吸，也不能支持燃烧，他认为这些气体全部都是氮气拉瓦锡研究空气成分所用
2、的实验装置拉瓦锡又把汞表面上所生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器里再加强热，得到了汞和氧气，而且氧气的体积恰好等于密闭容器里所减少的体积拉瓦锡把得到的氧气加到前一个容器里剩下的 4/5 体积的气体中，结果所得气体跟空气的性质完全一样（3）结论通过这些实验，拉瓦锡得出了空气由氮气和氧气组成，其中氧气约占空气总体积1/5的结论（4）相关反应的文字表达式汞+氧气 加热 氧化汞（消耗气体）氧化汞 加热 汞+氧气（产生气体）2红磷燃烧法测空气中氧气的含量（1）实验原理 利用红磷在密闭容器（盛有空气）中燃烧，消耗掉容器内的氧气，生成五氧化二磷白色固体，使密闭容器内压强减小，在大气压作用下，进入集
3、气瓶内水的体积即为减少的氧气的体积红磷+氧气 点燃 五氧化二磷（2）实验装置（3）实验步骤组装实验装置，检查装置的气密性；在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为五等份；用止水夹夹紧胶皮管；在燃烧匙内放入过量的红磷；测定空气中氧气的含量点燃红磷并迅速伸入集气瓶中，立即塞紧橡胶塞，观察现象；待集气瓶冷却到室温，打开止水夹，观察现象（4）实验现象红磷燃烧，产生大量白烟并放出热量；温度恢复到室温以后，打开止水夹，水沿导管进入集气瓶内并约占集气瓶内水面上方容积的 1/5（5）实验分析与结论红磷燃烧生成五氧化二磷固体，五氧化二磷固体易溶于水，不占有空气体积，红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，冷却后打开止水
4、夹，大气压把烧杯内的水压入集气瓶，压入水的体积即消耗的氧气的体积，由此得出结论：氧气约占空气总体积的 1/5通过此实验也能得出氮气不燃烧、不支持燃烧以及不易溶于水的性质（6）为什么不能用铁丝、镁、碳、硫等替代红磷？测定空气中氧气的体积分数时，所用物质应满足的条件：此物质能够在空气中燃烧例如不能选用铁丝代替红磷，因为铁丝在空气中不能燃烧此物质在空气中燃烧时只能消耗氧气，而不能消耗其他气体例如不能用镁代替红磷，因为镁不仅能与空气中的氧气反应，也能与二氧化碳、氮气反应此物质在空气中燃烧时生成固体，而不能生成气体（若生成气体，要做相应的装置改进，使生成的气体完全被吸收）因而一般不用木炭、硫代替红磷（7
5、）实验成功与失败的原因测定结果低于 1/5 的原因：装置的气密性不好，导致外界空气进入容器内，最终进入的水的体积减少，测定结果低于1/5；红磷量不足，未将装置内氧气消耗完，最终进入的水的体积减少，使测定结果低于 1/5；未待容器冷却至室温就打开止水夹，此时装置内温度高，气体膨胀，最终进入的水的体积减少，使测定结果低于 1/5；测定结果高于 1/5 的原因：若导气管上的止水夹未夹紧或燃烧匙放入集气瓶时速度慢，会导致空气受热膨胀从导气管或集气瓶口逸出，导致进入的水的体积增多，测定结果偏高（8）装置改进优点：避免引燃白磷或红磷后深入反应容器过慢从而影响测定结果五氧化二磷会刺激人体呼吸道，在密闭容器中
6、引燃红磷或白磷，避免了该问题。【经典例题】例 1 关于拉瓦锡的实验，下列说法不正确的是（）A曲颈甑内发生的反应为：汞+氧气 加热 氧化汞B实验过程中观察到部分银白色的汞变为红色C汞只消耗了曲颈甑内的氧气D汞在汞槽中为液态，能起到液封的作用例 2 图 1 为利用气压传感器测定红磷燃烧时集气瓶内气压变化的实验装置。点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入集气瓶中并把塞子塞紧。待红磷熄灭并冷却后，打开止水夹。集气瓶内气压的变化情况如图 2（1）BC 段气压增大的主要原因是_；（2）CD 段气压减小的原因有_；（3）DE 段气压增大的主要原因是_例 3 某化学兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行探究（1
7、）如上图所示装置和药品进行实验，观察到的现象是：_，打开止水夹后看到_（2）小芳同学做实验时发现倒吸的水量低于集气瓶中空气体积的 1/5你认为造成此现象的原因可能是_（3）小明同学认为可用蜡烛代替红磷测定空气中氧气的含量，小丽同学认为不可以，其原因是_（4）小组内同学还对该实验进行了如下改进（已知试管容积为 45mL）实验的操作步骤如下：点燃酒精灯撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹将少量红磷平装入试管中，将 20mL 的注射器活塞置于 10mL 刻度处，并按上图中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管读取注射器活塞的数据你认为正确的实验操作顺序是_（填序号）注射器活塞将从 10mL 刻度处慢
8、慢前移到约为_mL 刻度处才停止【随堂练习】1关于做空气中氧气含量测定的实验装置中，下列有关说法正确的是（）A选用红磷是因为反应可以消耗氧气，生成固态的五氧化二磷B通过实验还可以推断集气瓶中剩余气体气体不能燃烧、不支持燃烧C燃烧匙中的红磷越多，水位上升越高D整个实验过程中，集气瓶内压强持续减小2同学利用如图，该装置是测定空气中氧气的含量，红磷燃烧后恢复到室温，打开弹簧夹发现进入广口瓶中的水的体积不足广口瓶容积的 1/5造成这一现象的原因不可能的是（）A实验时，将木炭代替红磷B实验中所取的红磷不足，瓶中氧气未反应完C实验时，没有塞紧瓶塞D插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内已有部分空气受热逸出3用
9、如图装置进行实验下列现象能证明空气中氧气的含量的是（）A红磷燃烧，产生白烟B瓶中液面先下降，后上升C瓶中液面最终上升至 1 处D水槽中液面下降4我们已经知道空气的主要成分是氮气和氧气，如甲、乙两图所示为测定空气中氧气含量的实验装置示意图，图乙中玻璃管里的活塞可以活动，活塞的左端管内有密封的空气，活塞右端的玻璃管口跟空气相通，试验开始前活塞处在刻度 5cm 处请按要求填空说明：白磷、红磷均可以和氧气反应生成五氧化二磷（1）实验结束并恢复至室温时，活塞应停在约_cm 处（2）图乙比图甲的优点是_（3）甲图集气瓶内的水的作用是_ 5用如图所示装置测定空气中氧气的含量。管中预先装入适量的水，测得水面高
10、度为 a，加热粗铜丝，一段时间后白磷燃烧。燃烧停止，完全冷却后，测得水面高度为 b。（已知除去胶塞部分管的长度为 c）由该实验测得空气中氧气的含量为_（用含 a、b、c 的代数式表示）【答案】例 1：C；例 2：（1）燃烧放热；（2）集气瓶内氧气不断被消耗，温度恢复到室温；烧杯中的水进入集气瓶后，气体体积减小；例 3：（1）红磷燃烧放热，生成大量白烟；水倒流入集气瓶，约占集气瓶内水面上方容积的 1/5；（2）装置的气密性不好；红磷量不足；未待容器冷却至室温就打开止水夹；（3）蜡烛燃烧虽然消耗了氧气，但生成气体二氧化碳，不能准确测定空气中氧气的含量；（4），11AB；2D；3C；4（1）4；（2）实验更精确或不易造成空气污染；（3）吸收燃烧产生的热量及白烟；5100%
