【例1】(2025·山东德州)兴趣小组利用氧气传感器检测足量红磷在空气中燃烧时氧气的含量,结果如图所示。下列说法正确的是 (
C
)

A.空气中氧气的质量分数为$21\%$
B.燃烧时,容器内产生大量白雾
C.恢复至室温,容器内压强比燃烧前小
D.红磷燃烧将容器内的氧气全部消耗
答案:C
解析:
【分析】本题需结合红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验原理、现象及图像信息,逐一分析各选项。需明确:空气中氧气的体积分数约21%,红磷燃烧生成固体五氧化二磷,反应后容器内气体减少会导致压强变化,且图像可反映氧气是否被完全消耗。
【解析】
选项A:空气中氧气的体积分数约为21%,而非质量分数,A错误;
选项B:红磷燃烧产生的是大量白烟(固体小颗粒),白雾是小液滴形成的,B错误;
选项C:红磷燃烧消耗氧气,生成固体五氧化二磷,恢复至室温后,容器内气体总量减少,压强比燃烧前小,C正确;
选项D:由图像可知,反应后容器内氧气的体积分数约为8%,说明氧气未被全部消耗,D错误。
【答案】C
【知识点】空气的组成、红磷燃烧实验、压强变化
【点评】本题结合氧气传感器图像,考查红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验细节,需注意区分体积分数与质量分数、烟与雾的概念,以及实验中氧气的消耗情况,侧重对实验基础知识的应用,难度适中。
【难度系数】0.6
1.(2026·上海月考改编)学习完测定空气中氧气的含量后,同学们对教材实验进行了改进(装置如图所示),已知白磷和红磷都能在空气中燃烧生成五氧化二磷。

(1)如图1所示,红磷燃烧产生大量
白烟
,燃烧停止并冷却至室温后打开止水夹,可以观察到水倒流入集气瓶中,体积约占瓶内空气总体积的$\dfrac{1}{5}$,写出该反应的文字表达式:
磷$+$氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷
。通过该实验现象,还能判断出剩余主要气体的物理性质是
难
(填“难”或“易”)溶于水。
(2)图2装置中,打开止水夹之前,气球的大小变化是
先变大后变小
。
(3)图3装置中,若白磷量不足,活塞最终停在刻度线
C
(填字母)。
A. 4处
B. 5处
C. 4~5之间
D. 3~4之间
(4)图4装置中,集气瓶中空气的体积为200 mL,若装置漏气,测定结果会
偏小
(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。改进后,实验结束时流入集气瓶中水的体积为43 mL,则测得的空气中氧气的体积分数为
21.5%
。
(5)在图1所示装置中加传感器可以实时监测实验过程中装置内的压强、温度和氧气浓度变化,得到三条曲线,变化趋势如图5所示。

曲线X表示
温度
(填“温度”或“氧气浓度”)变化趋势。压强曲线中,BC段压强变化的原因是
红磷燃烧放热,装置中温度升高导致的压强增大的幅度大于红磷燃烧消耗氧气及装置散热导致的压强减小的幅度
。
答案:1.(1)白烟 磷$+$氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷 难
(2)先变大后变小 (3)C (4)偏小 21.5%
(5)温度 红磷燃烧放热,装置中温度升高导致的压强增大的幅度大于红磷燃烧消耗氧气及装置散热导致的压强减小的幅度
解析:(4) 若装置漏气,会有气体进入集气瓶中,则结果会偏小。由于进入的水的体积即为氧气的体积,则测得的空气中氧气的体积分数为$\dfrac{43\ \mathrm{mL}}{200\ \mathrm{mL}}×100\%=21.5\%$。(5) 由题图5可知,曲线X代表数据先变大后变小,最后与初始曲线相平,则曲线X表示温度。
解析:
【分析】
本题围绕测定空气中氧气含量的实验展开,需结合实验原理、现象、误差分析等知识点逐一分析:
1. 回忆红磷燃烧的现象、反应表达式,以及剩余气体的溶解性,完成第(1)问;
2. 分析图2装置中红磷燃烧时的温度和压强变化,判断气球大小变化,完成第(2)问;
3. 明确白磷量不足时无法完全消耗氧气,结合氧气约占空气体积的1/5,判断活塞位置,完成第(3)问;
4. 分析装置漏气对实验结果的影响,再根据流入水的体积计算氧气的体积分数,完成第(4)问;
5. 结合温度和氧气浓度的变化特点,判断曲线X的类型,分析BC段压强变化的原因,完成第(5)问。
【解析】
(1)红磷燃烧产生大量白烟;红磷与氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷,文字表达式为:磷+氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷;水倒流入集气瓶后剩余气体主要是氮气,水未继续大量进入,说明氮气难溶于水。
(2)图2中红磷燃烧放热,装置内气体受热膨胀,气球先变大;反应结束后温度冷却至室温,氧气被消耗,压强减小,气球后变小,故气球大小变化是先变大后变小。
(3)氧气约占空气体积的1/5,若白磷量不足,不能将氧气完全消耗,剩余氧气的体积大于空气体积的1/5,因此活塞最终停在刻度线4~5之间,选C。
(4)装置漏气时,反应过程中外界空气进入集气瓶,导致进入的水的体积偏小,测定结果偏小;氧气的体积为43 mL,空气体积为200 mL,故氧气的体积分数为$\frac{43\ \mathrm{mL}}{200\ \mathrm{mL}}×100\% = 21.5\%$。
(5)曲线X先升高后降低,最终恢复至初始值,符合温度变化的特点(燃烧放热温度升高,冷却后温度回落),故曲线X表示温度;BC段压强增大,原因是红磷燃烧放热,装置内温度升高导致的压强增大幅度大于红磷燃烧消耗氧气及装置散热导致的压强减小幅度,整体压强增大。
【答案】
(1)白烟;磷$+$氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷;难
(2)先变大后变小
(3)C
(4)偏小;21.5%
(5)温度;红磷燃烧放热,装置中温度升高导致的压强增大的幅度大于红磷燃烧消耗氧气及装置散热导致的压强减小的幅度
【知识点】
测定空气中氧气的含量;文字表达式书写;实验误差分析
【点评】
本题是对测定空气中氧气含量实验的综合考查,涵盖实验现象、反应表达式、装置改进分析、误差判断及曲线分析等,需学生熟练掌握实验原理,能结合装置特点和实验过程分析各问题,是初中化学的核心考点之一。
【难度系数】
0.6
【例2】(2026·四川成都期中改编)氧气的制取和性质实验如图。下列说法正确的是 (
D
)

A.发生装置仅由试剂状态决定
B.该装置能收集到干燥的氧气
C.红热木炭应迅速伸入集气瓶瓶底
D.制取氧气的原料一定含有氧元素
答案:D
解析:
【分析】
本题考查氧气制取和性质的相关知识,需逐一分析每个选项,结合实验装置特点、反应原理及操作要求判断正误。
【解析】
逐一分析各选项:
选项A:发生装置的选择由反应物的状态和反应条件共同决定,并非仅由试剂状态决定,故A错误。
选项B:图中采用排水法收集氧气,排水法收集的氧气会混有水蒸气,是湿润的,无法收集到干燥的氧气,故B错误。
选项C:红热木炭伸入集气瓶时,应缓慢伸入瓶底,使木炭与氧气充分接触反应;若迅速伸入瓶底,木炭会因瓶内氧气受热逸出而很快熄灭,故C错误。
选项D:根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,氧气由氧元素组成,因此制取氧气的原料一定含有氧元素,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
氧气的制取、氧气的性质、质量守恒定律
【点评】
本题围绕氧气的制取和性质设置选项,考查基础实验知识与化学规律的应用,需要学生掌握发生装置选择依据、收集方法特点、木炭燃烧操作要点及质量守恒定律,属于基础题型。
【难度系数】
0.7
2. 如图是实验室常用的部分实验装置,请按要求回答下列问题。

(1) 实验室用氯酸钾为原料制取氧气的文字表达式为
氯酸钾$\xrightarrow[加热]{二氧化锰}$氯化钾$+$氧气
,选择的发生装置为
A
(填“A”或“B”),若要收集一瓶较干燥的氧气,则应选择的收集装置为
D
(填字母)。
(2) 若要用装置C收集氧气,氧气收集满的标志是
集气瓶瓶口有大气泡冒出
。
(3) 如图装置是某同学设计的简易制氧机,氧气通过装有水的洗气室仍能排出,说明氧气具有的性质是
不易溶于水且不与水反应
,试剂甲和试剂乙的名称是
过氧化氢溶液和二氧化锰
。

答案:2. (1) 氯酸钾$\xrightarrow[加热]{二氧化锰}$氯化钾$+$氧气 A D
(2) 集气瓶瓶口有大气泡冒出 (3) 不易溶于水且不与水反应 过氧化氢溶液和二氧化锰
解析:
【分析】
本题围绕实验室制取氧气的相关知识展开,解题思路如下:(1) 回忆氯酸钾制氧气的反应条件和反应物状态确定发生装置;根据收集干燥气体的要求,结合氧气的密度和溶解性选择收集装置。(2) 明确排水法收集气体的验满标志。(3) 根据氧气通过水仍能排出的现象推断其性质;结合简易制氧机的固液不加热特点确定制取药品。
【解析】
(1) 氯酸钾在二氧化锰催化、加热条件下分解生成氯化钾和氧气,文字表达式为:氯酸钾$\xrightarrow[加热]{二氧化锰}$氯化钾$+$氧气;该反应为固体加热型,故发生装置选A;要收集较干燥的氧气需用排空气法,氧气密度比空气大,因此选向上排空气法装置D。
(2) 装置C为排水法收集氧气,当集气瓶瓶口有大气泡冒出时,说明氧气已收集满。
(3) 氧气通过装有水的洗气室仍能排出,说明氧气不易溶于水且不与水反应;简易制氧机采用固液常温型反应,所用试剂为过氧化氢溶液和二氧化锰(过氧化氢在二氧化锰催化下常温分解生成氧气)。
【答案】
(1) 氯酸钾$\xrightarrow[加热]{二氧化锰}$氯化钾$+$氧气;A;D (2) 集气瓶瓶口有大气泡冒出 (3) 不易溶于水且不与水反应;过氧化氢溶液和二氧化锰
【知识点】
实验室制取氧气;氧气的性质;气体制取装置的选择
【点评】
本题考查实验室制取氧气的核心基础知识点,涵盖反应表达式书写、发生与收集装置选择、验满方法及氧气性质,是初中化学实验的重点内容,难度适中,需学生熟练掌握气体制取的基本规律。
【难度系数】
0.6