Question

18．
（一）為驗證空氣中氧氣的體積分數，小明同學按照課本中圖甲所示的裝置進行了第一次實驗．
（1）集氣瓶中紅磷燃燒反應的字母表達式是4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）集氣瓶底水的作用是降溫、吸收五氧化二磷，防止污染空氣；
（3）測得結果大于$\frac{1}{5}$，原因可能是向瓶口塞入膠塞過慢．
（二）小明按圖甲所示的裝置又進行了多次實驗，發現每次測得的氧氣體積分數總是遠小于21%，他認為誤差主要由實驗裝置造成，于是改用圖乙裝置進行實驗，步驟如下：①連接裝置并檢查氣密性．②在量筒內加入100毫升的水．③在廣口瓶中加入少量水，使瓶內空氣體積為250毫升．④在燃燒匙內放入過量的紅磷，塞緊瓶塞，關閉止水夾，接通電源使電烙鐵發熱，點燃紅磷后，斷開電源．⑤燃燒結束并充分冷卻后，打開止水夾，待量筒內水面不再下降時，記錄量筒內水的體積為60毫升．
（4）在步驟⑤中等集氣瓶冷卻至室溫后才打開止水夾，這樣操作的原因是使測量結果更準確．
（5）小明按如甲裝置進行實驗時，寫出檢查裝置的氣密性的方法將導管一端插入水中，用手緊握廣口瓶外壁，觀察水中的導管口是否有氣泡冒出，如果有氣泡冒出，說明裝置氣密性好．
（6）與裝置甲相比，裝置乙中使用電烙鐵可以減小實驗誤差，其原因是：改進后的裝置無需打開瓶塞點燃紅磷，避免瓶內空氣外逸而而造成實驗誤差．
（7）根據本實驗數據，計算出空氣中氧氣的體積分數為16%．
小明發現，測量結果與真實值仍有較大差距，查閱資料發現，引起本實驗的誤差除裝置外，還與可燃物的性質有關．
（8）上圖兩個裝置的實驗原理是磷消耗氧氣，裝置內氣壓變小．
（三）小強同學按照圖1所示裝置測定空氣中氧氣的含量，其中與集氣瓶相連的壓強傳感器等電子設備將集氣瓶內氣體壓強精確地記錄并保存下來，圖2、圖3是用該裝置測得的紅磷和木炭分別在集氣瓶中燃燒的壓強-時間關系圖（該裝置氣密性良好，p₀是集氣瓶內初始氣壓，p和p′分別是反應結束后恢復到室溫時集氣瓶內的氣壓）．下列說法正確的是BC．
A．燃燒匙內所裝紅磷或木炭的多少對實驗結果無影響
B．反應開始時集氣瓶中壓強瞬間變大的是由燃燒放熱造成的
C．p=0.79p₀，p′=p₀是因為紅磷比木炭消耗的氧氣多
D．由圖3可推出空氣中氧氣的含量．

Answer 1

分析 （一）
（1）根據磷燃燒的反應寫出反應的化學方程式；
（2）根據集氣瓶底水的作用是降溫、吸收五氧化二磷解答；
（3）根據空氣中各成分及體積分數來回答本題．還需要考慮氧氣體積分數大于1/5是由于裝置內的氣體壓強減小所致．
（二）（4）根據實驗原理分析解答；
（5）裝置氣密性檢查的原理一般是通過壓強差來產生明顯的現象來判斷．壓強差主要來自兩方面：一是利用溫度的變化引起氣體體積變化，二是利用外力產生壓強差．
（6）對比改進行前后的兩種探究裝置，可發現改進后不需要點燃紅磷后再將燃燒匙伸入瓶中，可很好地避免因裝置漏氣而對結果帶來的偏差；
（7）根據量筒內減少的體積為氧氣的體積解答；
（8）根據實驗原理分析解答；
（三）A．根據藥品多少來分析；
B．根據壓強瞬間變大的原因來分析；
C．根據壓強的不同原因來分析；
D．根據木炭燃燒生成氣體來分析．

解答 解：
（一）
（1）磷燃燒生成五氧化二磷，反應的化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）集氣瓶底水的作用是降溫、吸收五氧化二磷，防止污染空氣；
（3）測得的氧氣體積分數大于$\frac{1}{5}$說明從裝置內出來的氣體多了，即有可能向瓶口塞入膠塞過慢由于磷燃燒放熱使瓶內氣體被趕出一部分．
（二）（4）在步驟⑤中等集氣瓶冷卻至室溫后才打開止水夾，這樣操作的原因是使測量結果更準確；
（5）檢驗此裝置的氣密性時，可將導管一端插入水中，用手緊握廣口瓶外壁，觀察水中的導管口是否有氣泡冒出，如果有氣泡冒出，說明裝置氣密性好．
（6）與裝置甲相比，裝置乙中使用電烙鐵可以減小實驗誤差，其原因是：改進后的裝置無需打開瓶塞點燃紅磷，避免瓶內空氣外逸而而造成實驗誤差．
（7）量筒內減少的體積為氧氣的體積，氧氣的體積=100mL-60mL=40mL；
空氣中氧氣的體積分數為：$\frac{40mL}{250mL}$×100%=16%．
（8）上圖兩個裝置的實驗原理是磷消耗氧氣，裝置內氣壓變小．
（三）A．若所用藥品過少，就不會將裝置內的氧氣耗盡，會導致實驗結果出現誤差，故錯誤；
B．反應開始時，物質燃燒放出大量的熱，氣體體積受熱膨脹，所以集氣瓶中壓強瞬間變大的是由燃燒放熱造成的，故正確；
C．壓強不同的原因主要是木碳燃燒生成了二氧化碳氣體，故正確；
D．由于碳與氧氣反應生成二氧化碳，雖然都消耗了氧氣，但又生成了氣體，裝置內氣體壓強保持不變，無法測定，故錯誤．
故選BC．
故答案為：
（一）
（1）4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）降溫、吸收五氧化二磷，防止污染空氣；
（3）可能向瓶口塞入膠塞過慢；
（二）
（4）使測量結果更準確；
（5）將導管一端插入水中，用手緊握廣口瓶外壁，觀察水中的導管口是否有氣泡冒出，如果有氣泡冒出，說明裝置氣密性好．
（6）改進后的裝置無需打開瓶塞點燃紅磷，避免瓶內空氣外逸而而造成實驗誤差；
（7）16%；
（8）磷消耗氧氣，裝置內氣壓變小；
（三）BC

點評 解這類題目，主要是根據實驗現象總結實驗結論，根據結論得出的物質性質，屬基礎性知識考查題．