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6. 小明同学设计了如图所示的实验装置测定空气中氧气的含量。试管的容积为50毫升,注射器的活塞在实验前停于25毫升处,容器内的红磷足量。用酒精灯加热装置中的红磷,充分反应直至燃烧结束,试管冷却后打开弹簧夹。可观察到装置中活塞最终停留的刻度接近 (
A.20毫升
B.15毫升
C.10毫升
D.5毫升
B
)A.20毫升
B.15毫升
C.10毫升
D.5毫升
答案
6.B
解析
【分析】
这是空气中氧气含量测定的变式实验题，解题思路如下：首先回忆核心原理：空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5，足量红磷可以将密闭空间内的氧气完全消耗，反应冷却后装置内压强减小，注射器活塞会向左侧移动。其次注意题干关键条件：红磷燃烧过程中弹簧夹处于关闭状态，试管和注射器在反应阶段是隔开的，只有试管内的50mL空气中的氧气会被红磷消耗，待完全冷却后才打开弹簧夹，此时注射器内的气体才会向试管侧移动补充消耗的氧气体积。最后计算：先算出试管内被消耗的氧气体积，再用注射器初始刻度减去消耗的氧气体积，就能得到活塞最终停留的刻度。
【解析】
1. 根据空气的组成可知，空气中氧气的体积分数约为1/5。
2. 实验过程中，红磷燃烧时弹簧夹关闭，试管容积为50mL，即试管内空气体积为50mL，其中所含氧气的体积为：$50\ \mathrm{mL} × \frac{1}{5} = 10\ \mathrm{mL}$。
3. 红磷足量，可将试管内的氧气完全消耗，燃烧结束试管冷却后打开弹簧夹，装置内压强减小，注射器活塞向左移动，移动的体积等于被消耗的氧气体积10mL。
4. 已知实验前注射器活塞停在25mL处，因此活塞最终停留的刻度为：$25\ \mathrm{mL} - 10\ \mathrm{mL} = 15\ \mathrm{mL}$。
综上，答案选B。
【答案】
B
【知识点】
空气的组成；空气中氧气含量测定
【点评】
本题是测定空气中氧气体积分数的改进实验，相比传统集气瓶实验，用注射器可以更直观量化气体消耗的体积。解题的易错点是误将注射器内的空气也计入反应前的总空气体积，忽略了反应过程中弹簧夹关闭、仅试管内的氧气被消耗的条件，从而得到错误的10mL结果，解题时要仔细审题抓住弹簧夹的操作节点。
【难度系数】
0.6
这是空气中氧气含量测定的变式实验题，解题思路如下：首先回忆核心原理：空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5，足量红磷可以将密闭空间内的氧气完全消耗，反应冷却后装置内压强减小，注射器活塞会向左侧移动。其次注意题干关键条件：红磷燃烧过程中弹簧夹处于关闭状态，试管和注射器在反应阶段是隔开的，只有试管内的50mL空气中的氧气会被红磷消耗，待完全冷却后才打开弹簧夹，此时注射器内的气体才会向试管侧移动补充消耗的氧气体积。最后计算：先算出试管内被消耗的氧气体积，再用注射器初始刻度减去消耗的氧气体积，就能得到活塞最终停留的刻度。
【解析】
1. 根据空气的组成可知，空气中氧气的体积分数约为1/5。
2. 实验过程中，红磷燃烧时弹簧夹关闭，试管容积为50mL，即试管内空气体积为50mL，其中所含氧气的体积为：$50\ \mathrm{mL} × \frac{1}{5} = 10\ \mathrm{mL}$。
3. 红磷足量，可将试管内的氧气完全消耗，燃烧结束试管冷却后打开弹簧夹，装置内压强减小，注射器活塞向左移动，移动的体积等于被消耗的氧气体积10mL。
4. 已知实验前注射器活塞停在25mL处，因此活塞最终停留的刻度为：$25\ \mathrm{mL} - 10\ \mathrm{mL} = 15\ \mathrm{mL}$。
综上，答案选B。
【答案】
B
【知识点】
空气的组成；空气中氧气含量测定
【点评】
本题是测定空气中氧气体积分数的改进实验，相比传统集气瓶实验，用注射器可以更直观量化气体消耗的体积。解题的易错点是误将注射器内的空气也计入反应前的总空气体积，忽略了反应过程中弹簧夹关闭、仅试管内的氧气被消耗的条件，从而得到错误的10mL结果，解题时要仔细审题抓住弹簧夹的操作节点。
【难度系数】
0.6
7. 空气是和地球上所有生命现象都息息相关的物质。请据图回答下列问题:
(1)制取氮肥和用作食品包装保护气的是
(2)充入霓虹灯中,通电后发出紫蓝色光的气体是
(1)制取氮肥和用作食品包装保护气的是
氮气
;人类呼吸作用要消耗的气体是氧气
,并生成二氧化碳
气体。(2)充入霓虹灯中,通电后发出紫蓝色光的气体是
氩气
。答案
7.(1)氮气 氧
气 二氧化碳 (2)氩气
气 二氧化碳 (2)氩气
解析
【分析】
这道题考察空气各组成成分的实际用途，解题时我们可以结合每种气体的特性对应匹配场景：首先第一问，能制取氮肥说明气体含氮元素，能做食品保护气说明化学性质稳定，对应图里的氮气；呼吸作用的过程是人体消耗氧气，代谢后生成二氧化碳。第二问，稀有气体通电可以发出不同颜色的有色光，对应图里的氩气就是通电后发紫蓝色光的填充霓虹灯的气体，逐一匹配就能得到答案。
【解析】
(1) 氮气中含有氮元素，同时常温下化学性质不活泼，很难和其他物质发生反应，因此既可以用来制取氮肥，也可以填充在食品包装袋中隔绝氧气，作为食品的保护气；人类呼吸作用的本质是吸入氧气，参与体内有机物的氧化分解，最终生成二氧化碳气体排出体外。
(2) 氩气属于稀有气体，通电时可以发出紫蓝色的光，因此常被充入霓虹灯中作为电光源的填充气。
【答案】
(1)氮气 氧气 二氧化碳 (2)氩气
【知识点】
空气成分用途，氮气的性质，稀有气体性质
【点评】
本题属于化学基础常识类考题，紧密结合生活实际场景考察空气各组分的常见应用，考点直接，只要学生熟记常见气体的对应性质和用途即可顺利作答，是巩固空气相关基础知识点的典型习题。
【难度系数】
0.9
这道题考察空气各组成成分的实际用途，解题时我们可以结合每种气体的特性对应匹配场景：首先第一问，能制取氮肥说明气体含氮元素，能做食品保护气说明化学性质稳定，对应图里的氮气；呼吸作用的过程是人体消耗氧气，代谢后生成二氧化碳。第二问，稀有气体通电可以发出不同颜色的有色光，对应图里的氩气就是通电后发紫蓝色光的填充霓虹灯的气体，逐一匹配就能得到答案。
【解析】
(1) 氮气中含有氮元素，同时常温下化学性质不活泼，很难和其他物质发生反应，因此既可以用来制取氮肥，也可以填充在食品包装袋中隔绝氧气，作为食品的保护气；人类呼吸作用的本质是吸入氧气，参与体内有机物的氧化分解，最终生成二氧化碳气体排出体外。
(2) 氩气属于稀有气体，通电时可以发出紫蓝色的光，因此常被充入霓虹灯中作为电光源的填充气。
【答案】
(1)氮气 氧气 二氧化碳 (2)氩气
【知识点】
空气成分用途，氮气的性质，稀有气体性质
【点评】
本题属于化学基础常识类考题，紧密结合生活实际场景考察空气各组分的常见应用，考点直接，只要学生熟记常见气体的对应性质和用途即可顺利作答，是巩固空气相关基础知识点的典型习题。
【难度系数】
0.9
8. 兴趣小组开展“测定空气中氧气含量”的系列探究活动。
【史料回顾】
1774年拉瓦锡利用图甲所示装置测定空气成分,他将金属汞(Hg)放在密闭的曲颈甑里连续加热12天,得到红色粉末氧化汞,容器中空气体积大约减小了1/5。随后他又将产生的红色粉末收集于另一容器中加热,发现又生成了汞和另一种气体。这种气体的体积恰好等于之前曲颈甑中空气减小的体积。实验中,金属汞(Hg)和氧气反应产生氧化汞(HgO)。
【教材实验】
小组同学利用图乙所示装置进行实验验证,其主要步骤如下:
①在集气瓶中加入少量水,将水面上方空间等分为5份;
②火焰熄灭后,振荡集气瓶,等待集气瓶冷却回室温;
③打开导管上的弹簧夹,观察现象并记录瓶内水位变化情况;
④关闭导管上的弹簧夹;
⑤点燃燃烧匙内的红磷,立即塞紧瓶塞。
(1)将上述实验步骤进行正确排序:①③。
(2)实验中红磷的用量有什么要求?。
【对比实验】
(3)对比乙实验,拉瓦锡的实验有何优点?写出一点
【史料回顾】
1774年拉瓦锡利用图甲所示装置测定空气成分,他将金属汞(Hg)放在密闭的曲颈甑里连续加热12天,得到红色粉末氧化汞,容器中空气体积大约减小了1/5。随后他又将产生的红色粉末收集于另一容器中加热,发现又生成了汞和另一种气体。这种气体的体积恰好等于之前曲颈甑中空气减小的体积。实验中,金属汞(Hg)和氧气反应产生氧化汞(HgO)。
【教材实验】
小组同学利用图乙所示装置进行实验验证,其主要步骤如下:
①在集气瓶中加入少量水,将水面上方空间等分为5份;
②火焰熄灭后,振荡集气瓶,等待集气瓶冷却回室温;
③打开导管上的弹簧夹,观察现象并记录瓶内水位变化情况;
④关闭导管上的弹簧夹;
⑤点燃燃烧匙内的红磷,立即塞紧瓶塞。
(1)将上述实验步骤进行正确排序:①③。
(2)实验中红磷的用量有什么要求?。
【对比实验】
(3)对比乙实验,拉瓦锡的实验有何优点?写出一点
答案
8.(1)④⑤② (2)足量
(3)装置的气密性更好;能充分消耗装置中的氧气;能
正向和反向验证;避免了水蒸气等对体积测量的干
扰。
(3)装置的气密性更好;能充分消耗装置中的氧气;能
正向和反向验证;避免了水蒸气等对体积测量的干
扰。
解析
【分析】
我们按照题目设问逐步梳理解题思路：
1. 第一问是实验步骤排序：测定空气中氧气含量的核心逻辑是先保证装置密闭，再引燃红磷耗氧，必须等装置冷却到室温后才能打开弹簧夹，避免瓶内温度偏高导致压强偏大、进水体积偏小。已知首步是①、末步是③，中间步骤按照操作逻辑：先关闭弹簧夹防止气体受热逸出，再点燃红磷塞紧瓶塞，待燃烧结束后冷却至室温，对应顺序就是④⑤②。
2. 第二问红磷的用量要求：如果红磷量不足，无法将集气瓶内的氧气完全消耗，最终进入瓶内的水的体积会小于1/5，导致实验结果偏小，因此红磷需要足量才能完全耗尽瓶内氧气。
3. 第三问对比拉瓦锡实验的优点：拉瓦锡的实验长时间加热汞，液态汞和氧气接触非常充分，几乎可以完全耗尽装置内的氧气；同时用汞槽的汞做液封气密性更好，后续还能加热氧化汞反向验证氧气体积，也不会有水蒸气干扰气体体积测量，任选一点作答即可。
【解析】
(1) 测定空气中氧气含量的完整操作顺序为：①在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间等分为5份→④关闭导管上的弹簧夹，保证装置处于可密闭状态→⑤点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，让红磷在密闭体系内燃烧耗氧→②火焰熄灭后，振荡集气瓶，等待集气瓶冷却回室温，消除温度对瓶内压强的影响→③打开导管上的弹簧夹，观察水位变化，因此空缺处的排序为④⑤②。
(2) 为了将集气瓶内的氧气完全消耗，避免氧气残留导致实验结果偏小，实验中红磷必须足量（过量）。
(3) 拉瓦锡实验的优势可从多个角度说明：液态汞可以和氧气充分接触，长时间加热能几乎完全耗尽装置内的氧气，实验结果更准确；汞槽的汞作为液封，装置气密性更好；后续加热氧化汞重新得到氧气，可双向验证氧气的体积占比，结论更严谨；用汞作为密封液，不会产生水蒸气干扰气体体积测量，精度更高。
【答案】
(1) ④⑤②
(2) 足量
(3) 装置的气密性更好;能充分消耗装置中的氧气;能正向和反向验证;避免了水蒸气等对体积测量的干扰。
【知识点】
空气中氧气含量测定
实验操作排序
实验方案评价
【点评】
本题以拉瓦锡经典测定空气成分的史料为切入点，结合教材常规实验展开考查，既落实了基础实验操作的记忆要求，又引导学生对比不同实验方案的优劣，跳出死记硬背的误区，加深对实验原理的理解，锻炼实验分析的综合能力。
【难度系数】
0.7
我们按照题目设问逐步梳理解题思路：
1. 第一问是实验步骤排序：测定空气中氧气含量的核心逻辑是先保证装置密闭，再引燃红磷耗氧，必须等装置冷却到室温后才能打开弹簧夹，避免瓶内温度偏高导致压强偏大、进水体积偏小。已知首步是①、末步是③，中间步骤按照操作逻辑：先关闭弹簧夹防止气体受热逸出，再点燃红磷塞紧瓶塞，待燃烧结束后冷却至室温，对应顺序就是④⑤②。
2. 第二问红磷的用量要求：如果红磷量不足，无法将集气瓶内的氧气完全消耗，最终进入瓶内的水的体积会小于1/5，导致实验结果偏小，因此红磷需要足量才能完全耗尽瓶内氧气。
3. 第三问对比拉瓦锡实验的优点：拉瓦锡的实验长时间加热汞，液态汞和氧气接触非常充分，几乎可以完全耗尽装置内的氧气；同时用汞槽的汞做液封气密性更好，后续还能加热氧化汞反向验证氧气体积，也不会有水蒸气干扰气体体积测量，任选一点作答即可。
【解析】
(1) 测定空气中氧气含量的完整操作顺序为：①在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间等分为5份→④关闭导管上的弹簧夹，保证装置处于可密闭状态→⑤点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，让红磷在密闭体系内燃烧耗氧→②火焰熄灭后，振荡集气瓶，等待集气瓶冷却回室温，消除温度对瓶内压强的影响→③打开导管上的弹簧夹，观察水位变化，因此空缺处的排序为④⑤②。
(2) 为了将集气瓶内的氧气完全消耗，避免氧气残留导致实验结果偏小，实验中红磷必须足量（过量）。
(3) 拉瓦锡实验的优势可从多个角度说明：液态汞可以和氧气充分接触，长时间加热能几乎完全耗尽装置内的氧气，实验结果更准确；汞槽的汞作为液封，装置气密性更好；后续加热氧化汞重新得到氧气，可双向验证氧气的体积占比，结论更严谨；用汞作为密封液，不会产生水蒸气干扰气体体积测量，精度更高。
【答案】
(1) ④⑤②
(2) 足量
(3) 装置的气密性更好;能充分消耗装置中的氧气;能正向和反向验证;避免了水蒸气等对体积测量的干扰。
【知识点】
空气中氧气含量测定
实验操作排序
实验方案评价
【点评】
本题以拉瓦锡经典测定空气成分的史料为切入点，结合教材常规实验展开考查，既落实了基础实验操作的记忆要求，又引导学生对比不同实验方案的优劣，跳出死记硬背的误区，加深对实验原理的理解，锻炼实验分析的综合能力。
【难度系数】
0.7
