《2025年学霸题中题九年级化学上册沪教版》

8.(2024·德州期中)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120mL)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100mL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______mL。因此得出结论:______。若进水量偏小,可能的原因是______。
(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?______,其化学符号表示为______,该实验说明这种气体具有的物理性质是______;化学性质是______。
(4)你认为该实验设计的优点是______。

答案：
(1)24 氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$ 装置漏气
(2)白磷燃烧放出热量,装置内气体受热膨胀,压强增大
(3)氮气 $N_{2}$ 难溶于水 不燃烧、不支持燃烧
(4)比较环保,误差小
解析:
(1)白磷燃烧消耗氧气,待完全反应后,逐渐冷却至室温,由于消耗了氧气,装置内压强减小,注射器中的水进入集气瓶,进入水的体积就是消耗氧气的体积,注射器内的水进入具支试管的体积约为$120mL\times\frac{1}{5}=24mL$,从而得出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,在冷却至室温的过程中,外界空气进入,占据了一定的体积。
(2)整个实验过程中,活塞先向左运动,原因是白磷燃烧,放出大量的热,装置内气体受热膨胀,压强增大。
(3)空气中主要含氮气和氧气,白磷燃烧将装置内氧气耗尽,故剩余气体主要是氮气,氮气的化学式为$N_{2}$;进入水的体积约占试管内空气体积的$\frac{1}{5}$,说明氮气难溶于水,白磷足量,氧气耗尽后,白磷熄灭,说明氮气不燃烧、不支持燃烧,难溶于水不需要通过化学变化就能表现出来,属于物理性质,不燃烧、不支持燃烧需要通过化学变化才能表现出来,属于化学性质。
(4)该实验在密闭容器中进行,反应生成的五氧化二磷不会逸出,比较环保,且可通过注射器直接读出进入试管中水的体积,从而得出消耗氧气的体积,误差小。

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(如图所示)。
(1)检查装置气密性的方法是______。
(2)实验结束后,大约有______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______(填“大于”“等于”或“小于”,下同)大气压,a点的温度______室温。
(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1),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2)。

(6)用该方法测得空气中氧气的体积分数为______(用$L_1$和$L_2$表示)。

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,水会倒流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)$\frac{L_{2}}{L_{1}}\times100\%$
解析:
(1)装入白磷前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,水会倒流入导管形成一段稳定的水柱,说明装置气密性良好。
(2)白磷燃烧消耗氧气,待完全反应后,逐渐冷却至室温,由于消耗了氧气,装置内压强减小,打开止水夹,量筒中的水进入具支试管,进入水的体积就是消耗氧气的体积,氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$,故消耗氧气的体积为$130mL\times\frac{1}{5}=26mL$,故实验结束后,大约有26mL水倒吸入试管。
(3)反应开始时压强增大的原因是红磷燃烧放热,使装置内气体受热膨胀,压强增大。
(4)因为反应后容器内气体减少,所以压强变小,则a点处的压强小于大气压;a点时,温度恢复至室温,故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流入集气瓶中,气体被压缩。
(6)根据题意,反应结束后,玻璃管中减少的氧气的体积是图2中AB段,测得AB长度为$L_{2}$,则该方法测得空气中氧气的体积分数为$\frac{L_{2}}{L_{1}}\times100\%$。