Question

18．某化學興趣小組的同學對空氣中氧氣含量的測定實驗進行探究．

（1）如圖1所示裝置和藥品進行實驗，可觀察到的現象是：紅磷燃燒冒出大量的白煙；，打開止水夾后看到水倒流至瓶中約$\frac{1}{5}$處．
（2）小明同學認為可用木炭代替紅磷測定空氣中氧氣的含量，小麗同學認為不可以，其原因是木炭燃燒產生CO₂氣體，瓶內壓強不變，水不會倒流．
（3）小芳同學用鎂條代替紅磷來測定空氣中氧氣的含量．結果卻發現倒吸的水量遠遠超過集氣瓶的$\frac{1}{5}$．小組內同學幫她仔細檢查，發現裝置的氣密性及操作步驟均無問題．你認為造成此現象的原因可能是鎂和空氣中的其它氣體成分發生了化學反應．
（4）小組內同學反思上述實驗的探究過程后認為：用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實驗時，在藥品的選擇或生成物的要求上應考慮的是藥品要可燃，只與空氣中的氧氣反應而不與其它成分反應，生成物最好是固體．
（5）小組內同學還對該實驗進行了如圖2改進．（已知試管容積為 45mL）．
實驗的操作步驟如下：
①點燃酒精燈．
②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾．
③將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管．
④讀取注射器活塞的數據．
你認為正確的實驗操作順序是③①②④ （填序號）．注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為1 mL刻度處才停止．

Answer 1

分析 （1）根據紅磷在燃燒時的主要現象是：放熱，產生大量白煙解答；根據紅磷的燃燒結合壓強知識分析，紅磷與氧氣反應生成固體，消耗了瓶內的氣體，壓強減小，外界大氣壓會壓著水進入集氣瓶解答；
（2）根據木炭燃燒產生二氧化碳，集氣瓶內氣體壓強不變解答；
（3）鎂條不但可以和氧氣反應，也可以和氮氣反應，可以據此解答；
（4）根據藥品與氧氣反應的產物是否能夠產生壓強差來進行解答；
（5）對于用注射器改進后的儀器其刻度更容易讀取，計算部分要注意被反應消耗掉的是試管內的氧氣，不包含注射器內的部分．

解答 解：（1）紅磷在燃燒時的主要現象是：放熱，產生大量白煙；紅磷與氧氣反應，生成了五氧化二磷固體，所以會導致集氣瓶內壓強減小，水被壓入集氣瓶，進入的水量正好占據集氣瓶內氧氣的空間，約為集氣瓶體積的五分之一；
（2）一般不用木炭的原因是：木炭燃燒產生二氧化碳，集氣瓶內氣體壓強不變；
（3）鎂條不但可以和氧氣反應，也可以和氮氣反應，所以消耗的氣體的體積要大于五分之一，進入廣口瓶中水的體積也會超過五分之一；
（4）根據藥品與氧氣反應的產物是否能夠產生壓強差可以知道在選擇藥品時要保證藥品本身是固體，能且只能和空氣中氧氣反應，且生成物不是氣體；
（5）小組內同學還對該實驗進行了如圖2下改進．（已知試管容積為35mL）．
實驗的操作步驟如下：①點燃酒精燈．②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾．
③將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按上圖中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管．④讀取注射器活塞的數據．正確的實驗操作順序是③①②④．
而對應用注射器進行的實驗改進，相對先前的實驗，數據更容易獲取，因為注射器有精確的刻度．計算部分要注意反應消耗掉的是試管內的氧氣，不包含注射器內的部分，所以消耗氧氣是45的$\frac{1}{5}$，即9mL，所以注射器活塞應該向左滑動到“1”．
答案：
（1）紅磷燃燒冒出大量的白煙；水倒流至瓶中約$\frac{1}{5}$處．
（2）木炭燃燒產生CO₂氣體，瓶內壓強不變，水不會倒流．
（3）鎂和空氣中的其它氣體成分發生了化學反應．
（4）藥品要可燃，只與空氣中的氧氣反應而不與其它成分反應，生成物最好是固體（答出兩點，即可給分）
（5）③①②④； 1

點評 本考點考查的是空氣中氧氣含量的探究實驗，根據實驗操作圖，回憶實驗中現象，由實驗中的注意事項，對實驗結果進行評價，從而理解該實驗的探究目的．對實驗結果進行評價，是近幾年中考的重點之一，要好好把握．注意尤其是注射器類似的本身內部有氣體的可能的干擾就是要強調對題意的準確把握．熟記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是解答這類題目的基礎．