10. 新趋势 创新实验 (2026·广西南宁期中)为了测定空气中氧气的体积分数,某同学将教材实验进行了改进(如图),下表是实验过程中记录的有关数据。资料:食品脱氧剂(以铁粉为主的物质组成)能通过化学反应除去密闭包装袋中的氧气,使食品处于无氧状态。


(1) 据表中数据推算,广口瓶中氧气的体积分数约为
20.2%
(结果保留一位小数)。
(2) 若食品脱氧剂量不足,则会使测量结果
偏小
(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3) 与红磷燃烧法相比,用脱氧剂测定空气中氧气含量的优点是
操作简便(或环保,或结果更准确,答案合理即可)
。
答案:10.(1) 20.2% (2) 偏小 (3) 操作简便(或环保,或结果更准确,答案合理即可)
解析:(1) 由表格数据可知,当量筒中液面的刻度降低至19.7 mL时不再变化,说明氧气已完全反应,则广口瓶中氧气的体积分数为$\frac{50\ \mathrm{mL}-19.7\ \mathrm{mL}}{150\ \mathrm{mL}} × 100\%=20.2\%$。(2) 若食品脱氧剂量不足,氧气将不能被完全消耗,则会使测量结果偏小。
解析:
【分析】
要解决本题,需结合测定空气中氧气体积分数的实验原理:通过消耗密闭容器内的氧气,测量容器内减少的体积(即氧气体积),再计算氧气体积分数;同时要掌握实验误差的分析方法,以及不同实验方案的评价角度。第(1)问需明确空气总体积与消耗氧气体积的关系,代入公式计算;第(2)问根据脱氧剂不足对氧气消耗的影响判断误差;第(3)问对比红磷燃烧法的缺点,分析脱氧剂法的优势。
【解析】
(1) 由实验数据可知,广口瓶内空气总体积为150 mL,量筒内原有水50 mL,反应后剩余19.7 mL,消耗氧气的体积等于量筒中减少的水的体积,即$50\ \mathrm{mL}-19.7\ \mathrm{mL}=30.3\ \mathrm{mL}$。因此氧气的体积分数为:$\frac{30.3\ \mathrm{mL}}{150\ \mathrm{mL}} × 100\%=20.2\%$。
(2) 若食品脱氧剂量不足,无法完全消耗广口瓶内的氧气,导致测得的氧气体积偏小,测量结果偏小。
(3) 红磷燃烧法需点燃,操作繁琐,且生成有毒的五氧化二磷,污染环境;脱氧剂法无需点燃,操作简便,更环保,且能彻底消耗氧气,测量结果更准确。
【答案】
(1) 20.2% (2) 偏小 (3) 操作简便(或环保,或结果更准确,合理即可)
【知识点】
空气中氧气含量的测定、实验误差分析、化学实验方案评价
【点评】
本题围绕测定空气中氧气体积分数的改进实验展开,既考查实验原理的计算应用,又涉及实验误差分析和实验方案评价,注重学生对实验的理解与迁移能力,是初中化学实验的典型考查题型。
【难度系数】
0.6
11. (教材 P37 观察思考改编)图 1 是测定空气中氧气体积分数的实验装置。

类题精讲
(1) 组装好仪器后,首先应
检查装置的气密性
。在集气瓶内加入少量的水,并5等分水面以上的容积,做上记号。用止水夹夹紧橡胶管。点燃燃烧匙内的红磷(足量)后,立即伸入瓶中并塞紧塞子。可观察到
红磷燃烧,发出明亮的火焰,产生大量白烟,放出热量
(填实验现象)。
(2) 待红磷熄灭并冷却后,打开止水夹,观察到烧杯中的水进入集气瓶,瓶内水面最终约上升至刻度“1”处。由此可知氧气约占空气总体积的
$\frac{1}{5}$
。
(3) 红磷熄灭后,集气瓶内剩下的气体主要是氮气,由实验可以得出该气体
不支持
(填“支持”或“不支持”)燃烧,
难
(填“易”或“难”)溶于水。
(4) 下列事实中,会导致测量结果偏低的是
ABC
(填字母)。
A. 装置的气密性不好
B. 红磷量不足
C. 未冷却至室温就打开止水夹
D. 将红磷换成铁丝
(5) 某同学实验过程中在图1集气瓶内加装压强传感器,测得实验过程中压强变化如图 2 所示。BC 段压强增大的原因是
红磷燃烧放热导致压强增大的幅度大于红磷燃烧消耗氧气导致压强减小的幅度
,D 点对应的操作是
打开止水夹
。

答案:11.(1) 检查装置的气密性 红磷燃烧,发出明亮的火焰,产生大量白烟,放出热量 (2) $\frac{1}{5}$ (3) 不支持 难 (4) ABC (5) 红磷燃烧放热导致压强增大的幅度大于红磷燃烧消耗氧气导致压强减小的幅度 打开止水夹
解析:(1) 红磷燃烧的实验现象是发出明亮的火焰,产生大量白烟,放出热量。(2) 红磷燃烧消耗氧气,导致集气瓶内的压强减小,所以冷却后打开止水夹,有水进入集气瓶内,瓶内水面最终约上升至刻度“1”处,由此可知氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$。(3) 红磷熄灭后,集气瓶内剩余的气体主要是氮气,故氮气不参与反应,也难溶于水。(4) 装置气密性不好,外界空气进入瓶内,使测量结果偏小,故A正确;如果红磷的量不足,集气瓶内的氧气没有被完全消耗,测量结果会偏小,故B正确;未冷却至室温就打开止水夹,进入瓶内的水的体积偏小,测量结果偏小,故C正确;铁丝在空气中不燃烧,故D错误。(5) 由题图2可知,BC段压强增大,是因为红磷燃烧放热导致集气瓶内压强增大,同时红磷燃烧消耗氧气,导致集气瓶内压强减小,且放热导致的压强增大的幅度大于消耗氧气导致的压强减小的幅度。D点后压强瞬间上升到初始压强,说明D点的操作是打开止水夹。
解析:
【分析】
本题围绕测定空气中氧气体积分数的实验展开,解题思路如下:(1) 实验前组装仪器后需先检查装置气密性,避免漏气影响实验结果;红磷燃烧的现象需准确记忆。(2) 利用红磷燃烧消耗氧气使瓶内压强减小,进入水的体积对应氧气的体积,从而得出氧气占比。(3) 根据红磷熄灭后剩余气体(氮气)的性质,推断其不支持燃烧、难溶于水。(4) 分析导致测量结果偏低的因素:装置漏气、红磷不足、未冷却至室温就打开止水夹均会使进入水的体积偏小;铁丝在空气中不燃烧,无法完成实验。(5) 结合压强变化图,BC段压强增大是因为燃烧放热的影响大于消耗氧气的影响,D点压强骤升对应打开止水夹的操作。
【解析】
(1) 组装好仪器后,为防止装置漏气影响实验结果,首先应检查装置的气密性;红磷燃烧的现象为:发出明亮的火焰,产生大量白烟,放出热量。
(2) 红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气,使瓶内压强减小,待冷却后打开止水夹,烧杯中的水进入集气瓶,瓶内水面最终上升至刻度“1”处,说明氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$。
(3) 红磷熄灭后,剩余气体主要是氮气,说明氮气不支持红磷燃烧;水进入集气瓶后,氮气仍大量存在,说明氮气难溶于水。
(4) 误差分析:A. 装置气密性不好,外界空气进入集气瓶,导致进入水的体积偏小,测量结果偏低;B. 红磷量不足,无法完全消耗瓶内氧气,进入水的体积偏小,测量结果偏低;C. 未冷却至室温就打开止水夹,瓶内温度较高、压强较大,进入水的体积偏小,测量结果偏低;D. 铁丝在空气中不能燃烧,无法消耗氧气,不能用于该实验。故导致测量结果偏低的是ABC。
(5) BC段压强增大的原因是:红磷燃烧放热,使集气瓶内温度升高,压强增大,该因素导致的压强增大幅度大于红磷燃烧消耗氧气导致的压强减小幅度;D点后压强瞬间上升至初始压强,说明D点对应的操作是打开止水夹,水进入集气瓶使压强恢复。
【答案】
11.(1) 检查装置的气密性;红磷燃烧,发出明亮的火焰,产生大量白烟,放出热量 (2) $\frac{1}{5}$ (3) 不支持;难 (4) ABC (5) 红磷燃烧放热导致压强增大的幅度大于红磷燃烧消耗氧气导致压强减小的幅度;打开止水夹
【知识点】
测定空气中氧气的体积分数、红磷燃烧的实验现象、实验误差分析
【点评】
本题是初中化学的基础实验题,全面考查测定空气中氧气体积分数实验的操作步骤、实验现象、结论及误差分析,要求学生掌握实验原理和注意事项,注重对实验细节的理解。
【难度系数】
0.6