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8. 如图是某同学设计的测定空气中氧气含量的实验装置。在具支试管(容积大约 120 mL)中铺上一层玻璃棉，用于保护反应管。注射器提前连接好，装入 100 mL 水，实验时，将橡皮塞取下，取足量的白磷放入具支试管底部的玻璃棉上，塞紧橡皮塞并用拇指压住，在试管底部稍微加热，白磷燃烧。回答下列问题：
(1)待反应结束，装置完全冷却后，注射器内的水进入具支试管的体积约为
(2)整个实验过程中，活塞先向左运动，原因是
(3)集气瓶中剩下的气体主要是哪种气体?
(4)你认为该实验设计的优点是
(1)待反应结束，装置完全冷却后，注射器内的水进入具支试管的体积约为
24
mL。因此得出结论：氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$
。若进水量偏小，可能的原因是装置漏气
。(2)整个实验过程中，活塞先向左运动，原因是
白磷燃烧放出热量,装置内气体受热膨胀,压强增大
。(3)集气瓶中剩下的气体主要是哪种气体?
氮气
，其 化 学 符 号 表示为N₂
，该实验说明这种气体具有的物理性质是难溶于水
；化学性质是不燃烧、不支持燃烧
。(4)你认为该实验设计的优点是
比较环保,误差小
。答案
24
氧气约占空气体积的$\dfrac{1}{5}$
装置漏气
白磷燃烧放出热量，装置内气体受
热膨胀，压强增大
氮气
$\ce{N_{2}}$
难溶于水
不燃烧、不支持燃烧
比较环保，
误差小
氧气约占空气体积的$\dfrac{1}{5}$
装置漏气
白磷燃烧放出热量，装置内气体受
热膨胀，压强增大
氮气
$\ce{N_{2}}$
难溶于水
不燃烧、不支持燃烧
比较环保，
误差小
解析
【分析】
本题为测定空气中氧气含量的实验题，解题思路：依据实验原理（白磷燃烧消耗氧气，装置内压强减小，进入水的体积等于氧气体积），结合空气成分中氧气的体积占比分析进水量；根据反应过程中装置内温度、压强变化分析活塞运动方向；根据空气组成判断剩余气体，结合实验现象推导其性质；从装置密封性、环保性等角度评价实验优点。
【解析】
(1) 具支试管容积约120 mL，空气中氧气的体积约占空气总体积的$\dfrac{1}{5}$，因此消耗氧气的体积为$120\ \mathrm{mL} × \dfrac{1}{5}=24\ \mathrm{mL}$，故装置冷却后注射器内进入水的体积约为24 mL，由此得出结论：氧气约占空气体积的$\dfrac{1}{5}$。若进水量偏小，可能是装置漏气，导致装置内压强变化不明显，进入的水偏少。
(2) 白磷燃烧时放出热量，使具支试管内的气体受热膨胀，装置内压强增大，大于外界大气压，因此注射器活塞先向左运动。
(3) 空气的主要成分是氮气和氧气，氧气被消耗后，剩余气体主要是氮气，化学符号为$\ce{N_{2}}$；实验中水进入装置后，氮气未被大量溶解，说明氮气难溶于水（物理性质）；白磷燃烧时氮气未参与反应，说明氮气不燃烧、也不支持燃烧（化学性质）。
(4) 该实验为密闭体系，避免了白磷燃烧生成的五氧化二磷逸散污染空气，且装置密封性好，实验误差小，因此优点是比较环保，误差小。
【答案】
24；氧气约占空气体积的$\dfrac{1}{5}$；装置漏气；白磷燃烧放出热量，装置内气体受热膨胀，压强增大；氮气；$\ce{N_{2}}$；难溶于水；不燃烧、不支持燃烧；比较环保，误差小
【知识点】
空气中氧气含量的测定；氮气的性质；实验装置评价
【点评】
本题通过改进装置考查空气中氧气含量的测定，既涉及实验原理、现象分析，又包含气体性质推导和装置评价，注重对实验细节的理解，是基础实验的典型应用。
【难度系数】
0.6
本题为测定空气中氧气含量的实验题，解题思路：依据实验原理（白磷燃烧消耗氧气，装置内压强减小，进入水的体积等于氧气体积），结合空气成分中氧气的体积占比分析进水量；根据反应过程中装置内温度、压强变化分析活塞运动方向；根据空气组成判断剩余气体，结合实验现象推导其性质；从装置密封性、环保性等角度评价实验优点。
【解析】
(1) 具支试管容积约120 mL，空气中氧气的体积约占空气总体积的$\dfrac{1}{5}$，因此消耗氧气的体积为$120\ \mathrm{mL} × \dfrac{1}{5}=24\ \mathrm{mL}$，故装置冷却后注射器内进入水的体积约为24 mL，由此得出结论：氧气约占空气体积的$\dfrac{1}{5}$。若进水量偏小，可能是装置漏气，导致装置内压强变化不明显，进入的水偏少。
(2) 白磷燃烧时放出热量，使具支试管内的气体受热膨胀，装置内压强增大，大于外界大气压，因此注射器活塞先向左运动。
(3) 空气的主要成分是氮气和氧气，氧气被消耗后，剩余气体主要是氮气，化学符号为$\ce{N_{2}}$；实验中水进入装置后，氮气未被大量溶解，说明氮气难溶于水（物理性质）；白磷燃烧时氮气未参与反应，说明氮气不燃烧、也不支持燃烧（化学性质）。
(4) 该实验为密闭体系，避免了白磷燃烧生成的五氧化二磷逸散污染空气，且装置密封性好，实验误差小，因此优点是比较环保，误差小。
【答案】
24；氧气约占空气体积的$\dfrac{1}{5}$；装置漏气；白磷燃烧放出热量，装置内气体受热膨胀，压强增大；氮气；$\ce{N_{2}}$；难溶于水；不燃烧、不支持燃烧；比较环保，误差小
【知识点】
空气中氧气含量的测定；氮气的性质；实验装置评价
【点评】
本题通过改进装置考查空气中氧气含量的测定，既涉及实验原理、现象分析，又包含气体性质推导和装置评价，注重对实验细节的理解，是基础实验的典型应用。
【难度系数】
0.6
9. 空气中氧气含量测定的再认识。
实验1:用白磷燃烧测定空气中氧气含量(如图1所示)。
(1)检查装置气密性的方法是
(2)实验结束后,大约有
实验2:用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验中,用传感器记录集气瓶中压强随时间变化的情况如图3所示,其中a是打开活塞的时刻。
(3)反应开始时压强增大是因为
(4)a点处的压强
(5)a点后气压增大的原因是
实验3:测定氧气含量的新设计。往有机玻璃管右侧装入足量的食品脱氧剂(主要成分为活性铁粉,铁粉锈蚀会消耗氧气),并迅速向管的左侧注入一滴水,测出AO的长度为$L_1$(图4),然后轻轻抖动玻璃管,使脱氧剂粉末平铺在玻璃管右侧,待水滴停止移动后,测得AB长度为$L_2$(图5)。
(6)用该方法测得空气中氧气的体积分数为
实验1:用白磷燃烧测定空气中氧气含量(如图1所示)。
(1)检查装置气密性的方法是
打开止水夹,将导气管一端放入水中,用手紧握具支试管的外壁,观察到导气管口有气泡冒出,手松开后,水会倒吸入导管形成一段稳定的水柱,说明装置气密性良好
。(2)实验结束后,大约有
26
mL水倒吸入试管。实验2:用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验中,用传感器记录集气瓶中压强随时间变化的情况如图3所示,其中a是打开活塞的时刻。
(3)反应开始时压强增大是因为
红磷燃烧放出热量,装置内气体受热膨胀,压强增大
。(4)a点处的压强
小于
(填“大于”“等于”或“小于”,下同)大气压,a点的温度等于
室温。(5)a点后气压增大的原因是
烧杯中的水进入集气瓶,气体被压缩
。实验3:测定氧气含量的新设计。往有机玻璃管右侧装入足量的食品脱氧剂(主要成分为活性铁粉,铁粉锈蚀会消耗氧气),并迅速向管的左侧注入一滴水,测出AO的长度为$L_1$(图4),然后轻轻抖动玻璃管,使脱氧剂粉末平铺在玻璃管右侧,待水滴停止移动后,测得AB长度为$L_2$(图5)。
(6)用该方法测得空气中氧气的体积分数为
$\frac{L_2}{L_1}×100\%$
(用$L_1$和$L_2$表示)。答案
打开止水夹，
将导气管一端放入水中，用手紧握具支试管的外壁，观察到导气管口有气泡冒出，手松开后，水会倒吸入导管形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好
26
红磷燃烧放
出热量，装置内气体受热膨胀，压强增大
小于
等于
烧杯中的水进
入集气瓶，气体被压缩
$\dfrac{L_2}{L_1} × 100\%$
将导气管一端放入水中，用手紧握具支试管的外壁，观察到导气管口有气泡冒出，手松开后，水会倒吸入导管形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好
26
红磷燃烧放
出热量，装置内气体受热膨胀，压强增大
小于
等于
烧杯中的水进
入集气瓶，气体被压缩
$\dfrac{L_2}{L_1} × 100\%$
解析
【分析】
本题围绕空气中氧气含量测定的相关实验展开，需结合实验核心原理（氧气被消耗导致装置内压强变化）、装置气密性检验方法、压强变化原因、体积分数计算等知识点逐一分析：
1. 检查装置气密性：利用气体热胀冷缩的性质，通过微热法观察气泡和水柱判断装置是否漏气；
2. 实验1中氧气约占空气体积的1/5，据此计算倒吸入水的体积；
3. 反应开始压强增大：从温度对气体压强的影响分析，燃烧放热使装置内气体受热膨胀；
4. a点是打开活塞的时刻，此时反应结束温度冷却，结合氧气消耗情况分析压强和温度状态；
5. a点后气压增大：从水进入集气瓶压缩瓶内气体的角度分析；
6. 实验3中AO为空气总体积，AB为消耗氧气的体积，据此计算氧气的体积分数。
【解析】
(1) 检查装置气密性采用微热法：将导气管一端放入水中，用手紧握具支试管外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好；
(2) 空气中氧气约占空气体积的1/5，假设试管内空气体积为130mL，则倒吸入水的体积为$130\ \mathrm{mL}×\frac{1}{5}=26\ \mathrm{mL}$；
(3) 红磷燃烧是放热反应，反应开始时放出的热量使装置内气体受热膨胀，压强增大，因此压强上升；
(4) a点是打开活塞的时刻，此时集气瓶内氧气已被消耗，且温度冷却至室温，瓶内气体总量减少，因此压强小于大气压；温度恢复至室温，等于室温；
(5) a点后打开活塞，烧杯中的水进入集气瓶，瓶内气体体积被压缩，因此气压逐渐增大；
(6) AO的长度$L_1$代表有机玻璃管内空气的总体积，AB的长度$L_2$代表消耗氧气的体积，因此空气中氧气的体积分数为$\frac{L_2}{L_1}×100\%$。
【答案】
(1) 打开止水夹，将导气管一端放入水中，用手紧握具支试管的外壁，观察到导气管口有气泡冒出，手松开后，水会倒吸入导管形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好
(2) 26
(3) 红磷燃烧放出热量，装置内气体受热膨胀，压强增大
(4) 小于；等于
(5) 烧杯中的水进入集气瓶，气体被压缩
(6) $\dfrac{L_2}{L_1}×100\%$
【知识点】
空气中氧气含量测定、装置气密性检验
【点评】
本题聚焦空气中氧气含量测定的经典实验及创新设计，涵盖气密性检查、压强变化分析、体积分数计算等核心考点，考查学生对实验原理的理解与应用能力，需掌握实验中压强变化与反应进程的关联。
【难度系数】
0.5
本题围绕空气中氧气含量测定的相关实验展开，需结合实验核心原理（氧气被消耗导致装置内压强变化）、装置气密性检验方法、压强变化原因、体积分数计算等知识点逐一分析：
1. 检查装置气密性：利用气体热胀冷缩的性质，通过微热法观察气泡和水柱判断装置是否漏气；
2. 实验1中氧气约占空气体积的1/5，据此计算倒吸入水的体积；
3. 反应开始压强增大：从温度对气体压强的影响分析，燃烧放热使装置内气体受热膨胀；
4. a点是打开活塞的时刻，此时反应结束温度冷却，结合氧气消耗情况分析压强和温度状态；
5. a点后气压增大：从水进入集气瓶压缩瓶内气体的角度分析；
6. 实验3中AO为空气总体积，AB为消耗氧气的体积，据此计算氧气的体积分数。
【解析】
(1) 检查装置气密性采用微热法：将导气管一端放入水中，用手紧握具支试管外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好；
(2) 空气中氧气约占空气体积的1/5，假设试管内空气体积为130mL，则倒吸入水的体积为$130\ \mathrm{mL}×\frac{1}{5}=26\ \mathrm{mL}$；
(3) 红磷燃烧是放热反应，反应开始时放出的热量使装置内气体受热膨胀，压强增大，因此压强上升；
(4) a点是打开活塞的时刻，此时集气瓶内氧气已被消耗，且温度冷却至室温，瓶内气体总量减少，因此压强小于大气压；温度恢复至室温，等于室温；
(5) a点后打开活塞，烧杯中的水进入集气瓶，瓶内气体体积被压缩，因此气压逐渐增大；
(6) AO的长度$L_1$代表有机玻璃管内空气的总体积，AB的长度$L_2$代表消耗氧气的体积，因此空气中氧气的体积分数为$\frac{L_2}{L_1}×100\%$。
【答案】
(1) 打开止水夹，将导气管一端放入水中，用手紧握具支试管的外壁，观察到导气管口有气泡冒出，手松开后，水会倒吸入导管形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好
(2) 26
(3) 红磷燃烧放出热量，装置内气体受热膨胀，压强增大
(4) 小于；等于
(5) 烧杯中的水进入集气瓶，气体被压缩
(6) $\dfrac{L_2}{L_1}×100\%$
【知识点】
空气中氧气含量测定、装置气密性检验
【点评】
本题聚焦空气中氧气含量测定的经典实验及创新设计，涵盖气密性检查、压强变化分析、体积分数计算等核心考点，考查学生对实验原理的理解与应用能力，需掌握实验中压强变化与反应进程的关联。
【难度系数】
0.5
