Question

3．某化學興趣小組對教材中“測定空氣里氧氣含量”的實驗（見圖I）進行了大膽改進，設計圖（Ⅱ）（選用容積為45mL的18×180mm的試管作反應容器）實驗方案進行，收到了良好的效果．

（1）圖I中觀察到現象是紅磷燃燒產生大量白煙，充分反應并冷卻后水被倒吸入廣口瓶中，約占原瓶內空氣體積的$\frac{1}{5}$，發生反應的符號表達式式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）若用圖I裝置實驗結果是：氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$空氣中氧氣含量與正常值有明顯的偏差，其操作上的原因可能是紅磷的量不足，或裝置未冷卻至室溫就打開彈簧夾等（寫出一點即可）．
（3）圖Ⅱ中（鐵架臺略去）操作步驟如下：
①點燃酒精燈．
②讀取注射器活塞數據．
③撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾．④將少量紅磷平裝入試管中，將20注射器活塞置于10刻度處，并按圖Ⅱ中所示連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管．你認為正確操作順序是（填序號）．④①③②，
（4）圖II所示實驗中，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約1mL刻度處才停止．
（5）對照圖I實驗，你認為圖Ⅱ實驗有何優點？（回答一點即可）減少實驗誤差（或節省燃料或不污染環境或便于讀數）．

Answer 1

分析 只有熟悉用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現象、結論和注意事項，才能正確解答本題．

解答 解：（1）圖I實驗中觀察到的現象是紅磷燃燒產生大量白煙，充分反應并冷卻后水被倒吸入廣口瓶中，約占原瓶內空氣體積的$\frac{1}{5}$；
磷與氧氣在點燃條件下反應生成五氧化二磷．該反應的化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）若用圖I裝置實驗結果是：氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$；由于紅磷的量不足，或裝置未冷卻至室溫就打開彈簧夾等原因，會導致實驗出現誤差；所以，若用圖I裝置實驗結果出現明顯誤差，操作上的原因可能是紅磷的量不足，或裝置未冷卻至室溫就打開彈簧夾等．
（3）圖Ⅱ實驗中正確的實驗操作順序是④①③②．
（4）由于紅磷燃燒消耗了容積為45mL的18×180mm的試管內空氣的$\frac{1}{5}$，也就是9mL（即45mL×$\frac{1}{5}$）；所以活塞所處的刻度值為10mL-9mL=1mL．
（5）對照圖I實驗，圖Ⅱ實驗具有以下優點：減少實驗誤差，節省燃料，不污染環境，便于讀數．
故答案為：
（1）紅磷燃燒產生大量白煙，充分反應并冷卻后水被倒吸入廣口瓶中，約占原瓶內空氣體積的$\frac{1}{5}$；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$；紅磷的量不足，或裝置未冷卻至室溫就打開彈簧夾等；
（3）④①③②；
（4）1；
（5）減少實驗誤差（或節省燃料或不污染環境或便于讀數）．

點評 本題主要考查用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現象、結論和注意事項，難度稍大．