Question

10．小明用如圖1裝置測定空氣中氧氣的體積分數．請你結合實驗完成下列各題：
（1）放在燃燒匙內物質是紅磷．該物質燃燒時的現象是發出黃光、冒出白煙、放出熱量，反應的文字表達式（或符號表達式）為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷（或4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅）．等燃燒停止并冷卻后，打開彈簧夾，觀察到的現象是燒杯中的水進入集氣瓶，且進入的水的體積約占集氣瓶容積的五分之一．
（2）通過該實驗可得出的結論是氧氣約占空氣總體積的五分之一．
（3）若實驗后發現測定出空氣中氧氣的體積分數小于$\frac{1}{5}$，則可能的原因有哪些？（寫2條）
①裝置漏氣，②沒有冷卻至室溫就打開止水夾．
（4）圖2是一個具有刻度和活塞可滑動的玻璃容器，其中有空氣和足量的白磷，將它放在盛有沸水的燒杯上方．小強用此裝置來測定空氣中氧氣的含量，實驗過程中發現活塞先向右移動，后向左移動，最后停在10（填整數）刻度處．小強的裝置與小明的裝置相比，其優點是密封裝置，不會對環境造成污染，測量結果準確．

Answer 1

分析 （1）根據用紅磷測定空氣中氧氣含量的方法、原理、實驗現象來分析解答；
（2）氧氣約占空氣總體積的五分之一；
（3）如果操作不當，會影響實驗結果，甚至會導致實驗失敗；
（4）依據用白磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現象、結論和注意事項解答本題，白磷著火點比較低，燃燒時過程中消耗氧氣并放出熱量會使氣體體積膨脹，冷卻后氣體體積減少，減少的氣體體積是氧氣的體積，據此回答即可．

解答 解：（1）測定空氣中氧氣的含量時，燃燒匙內一般放入的是紅磷，紅磷在空氣中燃燒發出黃光、冒出白煙、放出熱量；文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷，符號表達式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；由于紅磷燃燒消耗了集氣瓶內的氧氣，壓強減小，所以等燃燒停止并冷卻后，打開彈簧夾，觀察到的現象是燒杯中的水進入集氣瓶，且進入的水的體積約占集氣瓶容積的五分之一；故填：紅磷；發出黃光、冒出白煙、放出熱量；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷（或4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅）；燒杯中的水進入集氣瓶，且進入的水的體積約占集氣瓶容積的五分之一；
（2）待該物質熄滅并完全冷卻后，打開彈簧夾觀察到的現象是：水進入集氣瓶，進入的水約占集氣瓶容積的五分之一，由此得出的結論是氧氣約占空氣總體積的五分之一．故填：氧氣約占空氣總體積的五分之一．
（3）裝置漏氣，紅磷不足，沒有冷卻至室溫就打開彈簧夾，都能夠導致測定的空氣體積分數小于五分之一．故填：裝置漏氣；沒有冷卻至室溫就打開止水夾；
（4）由于白磷燃燒放熱所以活塞先向右移，后左移，玻璃管至活塞處的容積刻度為10，根據氧氣體積約占空氣體積的五分之一，所以白磷燃燒停止冷卻至室溫后，最后應停在刻度約為8的位置上；此裝置是一個密封裝置，不會對環境造成污染，測量結果準確；故填：右；左；10；密封裝置，不會對環境造成污染，測量結果準確．

點評 本題主要考查使用白磷的燃燒測定空氣組成的實驗原理、操作、現象和結論等，解題的關鍵是掌握燃燒法測定空氣成分并進行實驗的原理．