Question

某同學用如圖裝置進行“探究空氣組成”的實驗．實驗步驟有：①先用止水夾子夾緊橡皮管；②點燃燃燒匙里的紅磷；③將燃燒匙插入廣口瓶，并塞上塞子；④燃燒完畢后，打開夾子等．請根據實驗回答下列問題：
（1）將燃燒匙中的紅磷點燃后放入廣口瓶中，能觀察到實驗現象是：

 

；
（2）待廣口瓶冷卻后打開彈簧夾，燒杯中的水會

 

，約達到廣口瓶體積的

 

為止．如果實驗后發現空氣中的氧氣的體積分數低于理論值，則實驗失敗的可能原因有哪些？（寫一種即可）

 

；
（3）上述現象說明，空氣主要由能支持燃燒的

 

氣（約占

 

和性質較穩定的

 

氣（約占

 

）組成．

Answer 1

分析：本題主要考查的是“測定空氣中氧氣的含量”，利用的原理是：利用一種物質與空氣中的氧氣反應（但不能和空氣中的其他物質反應），并使氧氣完全反應盡，空氣中的氣體體積減少，壓強減小，燒杯中的水就會進入到廣口瓶中，進入的水的體積就是減少氧氣的體積，進而知道氧氣占空氣體積的體積分數．

解答：解：本題是利用一種物質在空氣中與氧氣反應，使其減少的原理，所以在藥品的選擇上必須是：在空氣中能和氧氣反應，生成物不能是氣體的物質．紅磷在空氣中燃燒生成固體五氧化二磷，正好符合此要求．
（1）紅磷是易燃物，廣口瓶中有空氣，故而能繼續燃燒．紅磷燃燒的產物是固體五氧化二磷，故而冒白煙．
故答案為：紅磷繼續燃燒，集氣瓶內充滿了白煙．
（2）①當白磷與氧氣反應完全時，廣口瓶內氧氣耗盡，氣體壓強減小，所以打開彈簧夾時，水倒流到廣口瓶中；
故答案為：被吸入廣口瓶中
②氧氣約占空氣體積的

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5

，所以進入的水約占廣口瓶體積的

1

5

；
故答案為：

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5

③如果實驗后發現空氣中的氧氣的體積分數低于理論值，實驗現象就是水沒有進入

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5

，說明氧氣沒有完全被反應盡或又進入了其他氣體、或者是因為紅磷燃燒放出熱量，導致廣口瓶內的氣體膨脹．
故答案為：裝置漏氣； 紅磷不足； 廣口瓶內的溫度未冷卻到室溫就打開了彈簧夾等．

點評：此實驗是多年來課本中一直沿用的，但也有些弊端．比如說紅磷燃燒后放入廣口瓶時，打開瓶塞在塞緊瓶塞，這個過程就容易導致裝置的氣密性不好．現在比較科學的驗證方法是：在兩個注射器中間放上一段銅絲，然后用酒精燈加熱，觀察注射器活塞移動的刻度，此實驗整個過程都在密閉中進行的，相對來說誤差較�。�