Question

【題目】甲、乙、丙三同學在學完了第二單元后，對測定空氣中氧氣含量的實驗非常感興趣，想探究能否用其它物質來代替紅磷完成該實驗．他們選取了以下幾種物質：鐵絲、硫粉、木炭、鎂條（鎂是一種金屬）．憑已有知識他們進行了討論：

（1）甲同學首先認為不能用鐵絲代替紅磷．他的理由是________________________。

（2）乙同學認為也不能用硫粉、木炭代替紅磷．他的理由是____________________。

（3）對于鎂條，三同學憑已有的知識無法判斷，他們于是進行了如下的探究：他們用如圖所示裝置和光亮鎂條進行實驗，將鎂條點燃后迅速放入瓶中燃燒，觀察到鎂條發出耀眼的白光，有白色粉末狀物質產生，冷卻后打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶容積的70%（實驗過程中所有操作都是正確的）冷卻后水能進入集氣瓶中的原因是_________________；為了讓實驗取得成功，該同學進行實驗時的第一步是____________________ 。

（4）如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，則進入集氣瓶中水的體積最多超過其容積的五分之一，現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的，根據空氣的組成可推出減少的氣體中有氮氣．

問題：氮氣為什么減少呢？

假設一：氮氣與瓶內其它物質反應而減少．

假設二： __________________．

通過以上實驗你認為能否用鎂條代替紅磷測定空氣中氧氣含量（填：“能”或“不能”）_______________。

（5）已知空氣中氧氣的體積分數為21%，小蘭同學用如圖裝置進行驗證，實驗后發現測得的氧氣體積分數小于，請你幫她分析造成這種結果的可能原因（至少答一點）：___________________________。

（6）關閉止水夾a、b、c，使過量的紅磷和木炭分別在盛有空氣的等容積的甲、乙兩瓶中同時燃燒，如圖所示，試回答：

①燃燒停止并冷卻，若打開止水夾a、c后觀察到的現象是_____________________；

②若打開止水夾b、c后觀察到的現象是__________________________；

③若打開止水夾a、b、c后觀察到的現象是______________，原因是_________________________。

Answer 1

【答案】鐵絲在空氣中不能燃燒 產生的氣體占據了消耗掉的氧氣的空間，壓強不變 消耗了瓶內的氧氣，使壓強變小, 外界大氣壓將水壓入瓶中 檢查裝置的氣密性 氮氣與鎂反應而減少 不能 氣密性不好 （或紅磷量不足，沒有冷卻到室溫就打開止水夾） 水進入左瓶中，進入水的體積約為集氣瓶容積的1/5 水不會進入右瓶中 水進入兩個集氣瓶中 氣體總體積減少，壓強變小

【解析】

（1）鐵絲在空氣中不燃燒，鐵絲只能在純凈的氧氣中燃燒，所以不能用鐵絲代替紅磷；

（2）乙同學認為也不能用硫粉、木炭代替紅磷．他的理由是木炭燃燒消耗氧氣，但也同時生成氣體二氧化碳，產生的氣體二氧化碳占據了消耗掉的氧氣的空間，壓強不變；

（3）鎂在燃燒時消耗了瓶內的氣體，使壓強變小，外界大氣壓將水壓入瓶中；為了讓實驗取得成功，得保證裝置不漏氣，因此該同學進行實驗時的第一步應是檢查裝置的氣密性；

（4）占空氣體積分數78%的氮氣不能溶于水，因此所消耗氮氣不會是由于溶解所造成，故可猜想氮氣與鎂發生反應而被消耗；因為鎂條在點燃的條件下可以和氧氣以外的氣體反應，因此不能用鎂條代替紅磷測定空氣中氧氣含量；

（5）實驗后發現測得的氧氣體積分數小于l/5，造成這種結果的可能原因：氣密性不好，使外界空氣進入瓶內；紅磷的量不足，瓶內氧氣沒有耗盡；未冷卻至室溫就打開彈簧夾，使進入瓶內的水的體積減少；

（7）①燃燒停止并冷卻，由于左瓶中壓強降低，若打開止水夾a、c后，水進入左瓶中，進入水的體積約為集氣瓶容積的1/5；

②若打開止水夾b、c后，由于木炭燃燒生成二氧化碳，壓強不變，水不會進入右瓶中；

③若打開止水夾a、b、c，由于整個裝置中的氣體總體積減小，壓強變小，因此水進入兩個集氣瓶中。