6. 亮点原创 空气中氧气含量的再认识。
【经典回顾】图1为教材中测定空气中氧气含量的实验装置。
(1) 按照图1组装好实验装置，在实验前需要检验装置的气密性，操作方法是
。
【提出问题】用该方法测出的氧气含量低于21%的原因有哪些？
【作出猜想】(2) ①
（写出一点即可）；② 未冷却到室温就打开止水夹；③ ……
【实验改进】为提高测定空气中氧气含量实验的精确度，兴趣小组对教材实验进行了创新改进。改进后的实验装置如图2、图3所示，据图回答下列问题。
已知：温度达到$40\ °\mathrm{C}$就能引燃白磷。
(3) 图2实验中，所测氧气的体积分数小于$\dfrac{1}{5}$的原因是
。若各项操作正确，理论上活塞将在刻度
处静止。
(4) 若图3实验开始时忘记关闭装置中的止水夹，当白磷被点燃后，开始阶段在烧杯中会观察到
。
答案：(1) 用手握住集气瓶,若观察到导管口有气泡冒出,且松开手后在导管的末端形成一段水柱,则证明装置气密性良好
(2) 红磷的量不足(答案合理即可)
(3) 活塞与硬质玻璃管间摩擦力较大(答案合理即可)；8
(4) 导管口有气泡产生
解析：
【分析】
本题围绕空气中氧气含量测定的实验展开，需结合实验原理、操作要点、误差分析等知识逐一解答：
1. 装置气密性检验利用气体热胀冷缩原理，通过手捂集气瓶观察导管口现象判断；
2. 测定氧含量偏低的原因，从药品量、装置密封性、操作时机等角度分析；
3. 图2实验误差源于活塞移动受阻，理论值根据空气体积和氧气体积占比计算；
4. 图3未关止水夹时，白磷燃烧放热使瓶内压强变化，导致烧杯中出现对应现象。
【解析】
(1) 检验图1装置气密性时，将导管一端浸入水中，用手紧握集气瓶外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定水柱，说明气密性良好。
(2) 测出氧气含量低于21%，可能是红磷量不足，无法将集气瓶内氧气完全消耗，导致进入的水偏少，结果偏低。
(3) 图2实验中，若活塞与硬质玻璃管间摩擦力较大，会阻碍活塞移动，使测得的氧气体积分数小于1/5；硬质玻璃管内初始空气体积对应刻度为10，氧气约占空气体积的1/5，即消耗2体积，活塞向左移动2刻度，最终停在刻度8处。
(4) 图3实验未关闭止水夹，白磷燃烧放热使集气瓶内气体受热膨胀，压强增大，气体从导管排出，因此烧杯中导管口有气泡产生。
【答案】
(1) 用手握住集气瓶，若观察到导管口有气泡冒出，且松开手后在导管的末端形成一段水柱，则证明装置气密性良好
(2) 红磷的量不足（答案合理即可）
(3) 活塞与硬质玻璃管间摩擦力较大（答案合理即可）；8
(4) 导管口有气泡产生
【知识点】
空气中氧气含量测定、装置气密性检验、实验误差分析
【点评】
本题聚焦空气中氧气含量测定的核心实验，涵盖经典实验操作、改进实验分析，考查学生对实验原理、操作细节及误差原因的理解，是初中化学实验的重点内容，注重基础应用与探究能力的结合。
【难度系数】
0.6
7. (2026·江西宜春月考)某化学兴趣小组对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了大胆改进,设计了如图所示方案进行实验(选用容积为 60 mL 的试管作反应容器)。回答下列问题。
(1)实验使用红磷过多会使测量的实验结果
不变
(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(2)该实验操作步骤有:① 点燃酒精灯,加热试管;② 撤去酒精灯,待试管冷却后松开止水夹;③ 将足量红磷平装入试管中,将 30 mL 的注射器活塞置于 20 mL 刻度处,并按图示的连接方式固定好,再用止水夹夹紧橡胶管;④ 读取注射器活塞处的刻度。你认为正确的实验操作顺序是
③①②④
。
(3)该实验中,理论上注射器活塞将从 20 mL刻度处慢慢前移到
8
mL 刻度处才停止。但是实验前小组同学忘记夹紧止水夹,则活塞最后会停留在
4
mL 刻度处。
(4)此方法较传统的“测定空气中氧气含量”相比,你认为其优点是
装置密封性更好,实验误差小(或操作更简便,或能减少红磷燃烧生成的五氧化二磷对空气的污染)
。
(5)该实验中
不能
(填“能”或“不能”)用木炭代替红磷测定空气中氧气含量,原因是
木炭燃烧生成二氧化碳气体,装置内压强几乎不变,无法通过注射器活塞移动来测定氧气的体积
。
答案：(1) 不变
(2) ③①②④
(3) 8；4
(4) 装置密封性更好,实验误差小(或操作更简便,或能减少红磷燃烧生成的五氧化二磷对空气的污染)
(5) 不能；木炭燃烧生成二氧化碳气体,装置内压强几乎不变,无法通过注射器活塞移动来测定氧气的体积
解析:(1) 为了确保最大限度消耗试管内的氧气,实验中的红磷要过量,所以红磷过多对实验结果无影响。
(2) 实验时,先将红磷放入试管中并连接装置,然后点燃酒精灯,让红磷和氧气充分反应,反应结束后,撤去酒精灯,待试管冷却后打开止水夹,外界大气压大于试管内压强,会推动活塞向左移动,最后读取注射器活塞处的刻度即可,故为③①②④。
(3) 试管容积为60 mL,氧气约占空气体积的$\dfrac{1}{5}$,消耗的氧气体积约为$60\ \mathrm{mL}×\dfrac{1}{5}=12\ \mathrm{mL}$,所以注射器活塞应移到$20\ \mathrm{mL}-12\ \mathrm{mL}=8\ \mathrm{mL}$刻度处;如果忘记夹紧止水夹,左侧试管和右侧注射器中的氧气会一起被消耗,试管容积为60 mL,注射器初始刻度为20 mL,装置内空气总体积为$60\ \mathrm{mL}+20\ \mathrm{mL}=80\ \mathrm{mL}$,氧气约占空气体积的$\dfrac{1}{5}$,消耗的氧气体积约为$80\ \mathrm{mL}×\dfrac{1}{5}=16\ \mathrm{mL}$,所以注射器活塞应移到$20\ \mathrm{mL}-16\ \mathrm{mL}=4\ \mathrm{mL}$刻度处。
解析：
【分析】
要解决这道题，需围绕“测定空气中氧气含量”的核心原理（红磷燃烧消耗氧气，使装置内压强减小，通过活塞移动的体积确定氧气体积）展开分析：
1. 红磷过量的目的是完全消耗氧气，只要氧气被充分消耗，红磷的量不会影响测定结果；
2. 实验步骤需遵循“装药品→加热反应→冷却后打开止水夹→读数”的逻辑，保证反应充分、压强稳定后再读数；
3. 计算氧气体积时，需注意是否夹紧止水夹：夹紧时仅消耗试管内空气的氧气，未夹紧时消耗试管+注射器内总空气的氧气，再结合氧气占空气体积1/5的规律计算；
4. 改进装置的优点从密封性、误差、污染等角度分析；
5. 不能用木炭的原因是其燃烧生成气体，无法形成明显压强差，无法测定氧气体积。
【解析】
(1) 实验中红磷过量是为了确保完全消耗试管内的氧气，红磷过多不会额外改变氧气的消耗量，因此测量结果不变；
(2) 正确操作顺序：先将足量红磷装入试管并连接装置（③），再点燃酒精灯加热使红磷与氧气充分反应（①），反应结束后撤去酒精灯，待试管冷却至室温后松开止水夹（②），最后读取注射器活塞处的刻度（④），故顺序为③①②④；
(3) 试管容积为60 mL，氧气约占空气体积的$\dfrac{1}{5}$，消耗氧气体积为$60\ \mathrm{mL}×\dfrac{1}{5}=12\ \mathrm{mL}$，注射器初始刻度为20 mL，因此活塞前移至$20\ \mathrm{mL}-12\ \mathrm{mL}=8\ \mathrm{mL}$；若未夹紧止水夹，装置内总空气体积为$60\ \mathrm{mL}+20\ \mathrm{mL}=80\ \mathrm{mL}$，消耗氧气体积为$80\ \mathrm{mL}×\dfrac{1}{5}=16\ \mathrm{mL}$，活塞前移至$20\ \mathrm{mL}-16\ \mathrm{mL}=4\ \mathrm{mL}$；
(4) 该改进装置密封性更好，能减少空气逸出导致的实验误差，同时红磷在密闭装置中燃烧，减少五氧化二磷对空气的污染，操作也更简便；
(5) 不能用木炭代替红磷，因为木炭燃烧生成二氧化碳气体，装置内压强几乎不变，无法通过注射器活塞移动的体积测定氧气的含量。
【答案】
(1) 不变
(2) ③①②④
(3) 8；4
(4) 装置密封性更好，实验误差小（或操作简便、减少污染等合理答案均可）
(5) 不能；木炭燃烧生成二氧化碳气体，装置内压强几乎不变，无法测定氧气的体积
【知识点】
测定空气中氧气含量，红磷燃烧实验，实验装置改进
【点评】
本题是测定空气中氧气含量的经典改进实验，重点考察实验原理、操作步骤、误差分析及装置评价，是对基础实验的灵活应用，有助于提升学生的实验分析能力。
【难度系数】
0.6
