Question

某化學興趣小組同學設計了多組實驗裝置測定空氣中氧氣的含量．

（1）甲同學設計圖1裝置進行實驗．實驗過程中觀察到燒杯中的水被倒吸入集氣瓶中，其原因是

 

．
（2）乙同學設計計出了如圖2的實驗裝置．
實驗過程：
①檢查裝置的氣密性，氣密性良好；
②在集氣瓶里裝進適量a 體積的水，燃燒匙里放一塊白磷（40℃即可燃燒），按圖示裝置連接儀器，然后在酒精燈上把玻璃棒下端加熱，玻璃棒的作用為

 

；（注：集氣瓶內的長導管已接近瓶底）
③把預先加熱過的玻璃棒按下與白磷接觸，觀察到白磷立即著火燃燒，現象為

 

、

 

，該反應的化學方程式為：

 

；（注：白磷與紅磷燃燒的產物、現象均相同）
④待集氣瓶完全冷卻至室溫，量出集氣瓶中水的體積是b，整個集氣瓶的體積是c．從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內水面的變化情況是

 

；
⑤根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數．已知C=60ml，a=10ml，則b=

 

 ml，得出結論，氧氣的體積分數為

 

．
實驗反思：
①組內成員小張對“實驗前集氣瓶里要裝進適量a體積的水”非常不理解．咨詢了組長小明之后，他終于明白“a體積的水”的作用，其一是為了加快④步驟中集氣瓶的冷卻速度；其二則主要是

 

．
②在上述實驗中，下列操作的實施和實驗現象的出現，會導致實驗最后產生的實際值大于理論值的是

 

．
A．裝置氣密性不好             B．實驗前集氣瓶里沒有裝a 體積的水
C．集氣瓶沒有冷卻到室溫        D．用紅磷代替白磷（紅磷的著火點在240℃左右）

Answer 1

考點：空氣組成的測定

專題：空氣與水

分析：只有熟悉用紅磷測定空氣里氧氣含量的實驗原理、操作步驟、實驗現象、實驗結論和注意事項，然后對比用白磷代替紅磷時的異同點，對比用不同裝置實驗時的優缺點，就可以得到本題的正確答案．
[實驗過程]②受熱的玻璃棒能引燃白磷；
③根據白磷燃燒的現象、反應完成填空；
④根據瓶內壓強的變化，分析液面的變化；
⑤根據氧氣的含量計算；
[實驗反思]①根據水能將長導管的下端封住分析；
②根據實驗的操作對實驗的影響分析．

解答：解：
（1）用圖1裝置進行實驗時，由于紅磷燃燒消耗了集氣瓶中的氧氣，瓶內壓強減小，小于外界大氣壓，大氣壓將水沿著導管壓入集氣瓶中．
[實驗過程]②玻璃棒下端是熱的，能引燃白磷，所以，玻璃棒的作用為點燃白磷；
③白磷燃燒的現象為：放熱，生成大量白煙，反應的符號表達式是：4P+5O₂

點燃  .

2P₂O₅；
④由于白磷燃燒時能放出大量的熱，使瓶內壓強增大，水被壓出，液面下降；又由于白磷燃燒消耗了氧氣，當溫度完全冷卻至室溫時，壓強減小，燒杯中的水倒吸入瓶中，液面升高．所以，實驗的現象是：先降后升．
⑤氧氣的體積分數為：

15ml-10ml

60ml-10ml

×100%=10%；
[實驗反思]①集氣瓶里的水一方面起到冷卻作用，另一方面能將長導管的下端封住，防止氣體溢出；
②A、裝置氣密性不好，容易漏氣，實驗最后產生的實際值會小于理論值；
B、實驗前集氣瓶里沒有裝a體積的水，會使瓶內的氣體溢出，實驗最后產生的實際值會大于理論值；
C、集氣瓶沒有冷卻到室溫，實驗最后產生的實際值會小于理論值；
D、用紅磷代替白磷，不易被點燃，不會影響實驗的結果．
故答案為：
（1）紅磷燃燒消耗了集氣瓶中的氧氣，瓶內壓強減小，小于外界大氣壓，大氣壓將水沿著導管壓入集氣瓶中
[實驗過程]②點燃白磷；③放熱，生成大量白煙，4P+5O₂

點燃  .

2P₂O₅；④先降后升；⑤10%．
[實驗反思]①使長導管形成液封；②B．

點評：本題主要考查用紅磷、硫測定空氣里氧氣含量的實驗及相關的知識，難度稍大．