《2022-2023学年九年级化学上册同步考点培优训练（人教版）》专题03 空气 压轴培优专题训练（解析版）

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专题 03 空气 压轴培优专题训练（解析版）
1．探究小组的同学为探究空气中氧气的体积分数，设计了如图 1所示装置，白磷在空气中很容易燃烧，生
成五氧化二磷固体。据图 2回答下列问题：
（1）闭合电源开关，电阻丝后会发热，可以观察到白磷 　燃烧，产生大量的白烟　；
（2）装置冷却到室温，可观察到 U型管内左侧液面 　 U
型管内左侧液面上升，约上升至
1
处　 ；
（3）通过这个实验得出的结论是氧气约占空气体积的 　氧气约占空气气体体积的 　；
（4）实验完毕后，集气瓶内残余的气体主要是 　氮气　；
（5）小明同学由该实验得到启发，设计了如图 2的实验，但是他看到的现象是水面并没有上升约 ，
原因是 　石蜡燃烧有二氧化碳生成，瓶内气压基本不变　。
【答案】（1）燃烧，产生大量的白烟；（2）U型管内左侧液面上升，约上升至 1处；（3）氧气约占
空气气体体积的 ；（4）氮气；（5）石蜡燃烧有二氧化碳生成，瓶内气压基本不变。
【解析】（1）闭合电源开关，可观察到白磷燃烧，产生大量的白烟；
（2）装置冷却到室温时，可观察到 U型管内左侧液面上升，约上升至 1处；
（3）通过这个实验得出的结论是氧气约占空气气体体积的 。
（4）由于液面只是上升了 ，而不是全部，由此可以得出剩余的气体不支持燃烧，又由于 U型管内有
水，说明剩余的气体难溶于水。
（5）蜡烛燃烧消耗氧气，但生成物中有二氧化碳气体，故水面没有上升到理论位置，由此可总结出测
定空气中氧气含量的反应物所满足的条件是：反应物是固体且只和氧气反应，且反应后不能生成气体。
答案：（1）燃烧，产生大量的白烟；（2）U型管内左侧液面上升，约上升至 1处；（3）氧气约占空
气气体体积的 ；（4）氮气；（5）石蜡燃烧有二氧化碳生成，瓶内气压基本不变。
2．甲、乙、丙三同学在学完了第二单元后，对测定空气中氧气含量的实验非常感兴趣，想探究能否用其
它物质来代替红磷完成该实验。他们选取了以下几种物质：铁丝、硫粉、木炭、镁条（镁是一种金属） 。
凭已有知识他们进行了讨论：
（1）甲同学首先认为不能用铁丝代替红磷。他的理由是　铁丝在空气中不能燃烧　。
（2）乙同学认为也不能用硫粉、木炭代替红磷。他的理由是　产生的气体占据了消耗掉的氧气的空间
压强不变　。
（3）丙同学在认真思考乙同学的理由后认为：如果要用木炭来代替红磷而且实验要获得成功必须作一
点小小的改进，他预先在集气瓶中装了一种物质，结果他实验成功了，你认为他预先在集气瓶中装的物
质是　氢氧化钠溶液　。
（4）对于镁条三同学凭已有的知识无法判断，他们于是进行了如下的探究：
他们用如图 2所示装置和光亮镁条进行实验，将镁条点燃后迅速放入瓶中燃烧，观察到镁条发出耀眼的
白光，有白色粉末状物质产生，冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的 70%（实
验过程中所有操作都是正确的）
冷却后水能进入集气瓶中的原因是　消耗了瓶内的气体，使压强变小，外界大气压将水压入瓶中　为了
让实验取得成功，该同学进行实验时的第一步是　检查装置的气密性　。在进行实验时，为了使镁条变
得光亮他应进行的操作是　用砂纸打磨　。
（5）如果镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多超过其容积的五分之一，现进入
集气瓶中水的体积约为其容积的 70%，根据空气的组成可推出减少的气体中有氮气。问题：氮气为什么
减少呢？假设一：氮气与瓶内其它物质反应而减少。假设二：　氮气与镁条反应而减少　。　通过以上
实验你认为能否用镁条代替红磷测定空气中氧气含量（填：“能”或“不能”）　不能　
（6）已知空气中氧气的体积分数为 21%，小兰同学用如图 3装置进行验证，实验后发现测得的氧气体
积分数小于 ，请你帮她分析造成这种结果的可能原因（至少答两点）：　气密性不好　，　红磷量不
足。　
（7）关闭止水夹a、b、c，使过量的红磷和木炭分别在盛有空气的等容积的甲、乙两瓶中同时燃烧，如
图3所示，试回答：
①燃烧停止并冷却，若打开止水夹a、c后观察到的现象是　水进入左瓶中　；
②若打开止水夹b、c后观察到的现象是　没有什么变化　；
③若打开止水夹a、b、c后观察到的现象是　水进入两个集气瓶中　，原因是　气体总体积减小，压强
变小　。
【答案】（1）铁丝在空气中不能燃烧；（2）产生的气体占据了消耗掉的氧气的空间，压强不变；
（3）氢氧化钠溶液；（4）消耗了瓶内的气体，使压强变小，外界大气压将水压入瓶中；检查装置的气
密性；用砂纸打磨；（5）氮气与镁条反应而减少；不能；（6）气密性不好；红磷量不足；（7）①水
进入左瓶中；②没有什么变化；③水进入两个集气瓶中；气体总体积减小，压强变小。
【解析】（1）铁丝在空气中不燃烧，铁丝只能在纯净的氧气中燃烧；
（2）木炭燃烧消耗氧气，但也同时生成气体二氧化碳，产生的气体二氧化碳占据了消耗掉的氧气的空
间，压强不变；
（3）测定空气中氧气的体积分数利用的是压强的改变，所以若把红磷换成木炭，木炭和氧气反应又生
成二氧化碳，没有改变集气瓶内的压强，达不到实验目的，可将集气瓶中放上能吸收二氧化碳的氢氧化
钠溶液，即可达到实验目的；
（4）镁在燃烧时消耗了瓶内的气体，使压强变小，外界大气压将水压入瓶中；为了让实验取得成功，
得保证装置不漏气，因此该同学进行实验时的第一步应是检查装置的气密性；在进行实验时，为了使镁
条变得光亮应用砂纸打磨；
（5）占空气体积分数 78%的氮气不能溶于水，因此所消耗氮气不会是由于溶解所造成，故可猜想氮气
与镁条发生反应而被消耗；因为镁条在点燃的条件下可以和氧气以外的气体反应，因此不能用镁条代替
红磷测定空气中氧气含量；
（6）实验后发现测得的氧气体积分数小于 l/5，造成这种结果的可能原因：红磷的量不足；瓶内氧气没
有耗尽；装置漏气，使外界空气进入瓶内；未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内的水的体积减少；
（7）①燃烧停止并冷却，由于左瓶中压强降低，若打开止水夹a、c后，水进入左瓶中；②若打开止
水夹b、c后，由于木炭燃烧生成二氧化碳，压强不变，因此右瓶中没有什么变化；③若打开止水夹
a、b、c，由于整个装置中的气体总体积减小，压强变小，因此水进入两个集气瓶中．
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