Question

小麗對家中的家用制氧機產生了濃厚的興趣。她通過閱讀說明書了解到家用制氧機的工作原理如下：加壓時，裝填在制氧機內部的分子篩吸附空氣中的氮氣，制取高濃度氧氣。減壓時，分子篩將所吸附的氮氣排放。整個過程中，分子篩并不消耗。小麗用這臺家用制氧機制取并收集了一袋氣體，帶到實驗室對其進行研究。

實驗I：小麗欲通過以下實驗驗證所收集的氣體是否為純凈的氧氣。
【實驗記錄】

使用步驟	實驗現象	化學方程式
取一只250mL的集氣瓶，用排水法收集一瓶所帶氣體，然后把一小塊燃著的木炭插入集氣瓶中	木炭燃燒得更旺	化學方程式Ⅰ

 
表中，化學方程式Ⅰ是                                        。
【實驗結論】收集的氣體是純凈的氧氣。
【實驗反思】老師指出上述實驗并不能證明小麗所帶來的氣體一定是純凈的氧氣。該實驗不
能證明所收集氣體為純凈氧氣的原因是                                          。
實驗II：測定小麗所帶氣體中氧氣的含量。
同學們在老師的指導下設計了如圖所示裝置，進行實驗，并重復多次。

【實驗記錄】

實驗操作		主要實驗現象	實驗結論及解釋
①	檢查裝置的氣密性		裝置的氣密性良好
②	加入藥品，將裝置連接固定
③	打開止水夾a和b，向A中緩慢鼓入一定量氣體后關閉止水夾a和b	A中水進入到B中，B中水的體積為200mL。	收集200mL氣體（由壓強差引起的誤差忽略不計）
④	用凸透鏡聚光引燃白磷	燃燒，產生大量白煙
⑤	待白磷熄滅并冷卻到室溫， 打開止水夾	現象Ⅰ	小麗收集的氣體不是純凈的氧氣

 
表中，現象I是                                       。
白磷燃燒的化學方程式是                              。
【數據記錄】

實驗次序	1	2	3	4	5
B中剩余水體積/mL	100	42	39	41	38

 
【數據處理】在上表數據中，第1組數據偏差較大，存在明顯誤差，在數據處理時應刪去。
小麗所帶氣體中氧氣的體積分數為           %。
【實驗反思】
（1）這臺家用制氧機制氧氣的過程發生的變化屬于              （填“物理變化”或“化
學變化”）。
（2）導致第1組數據產生較大誤差的可能原因是                                  。

Answer 1

實驗I：C + O₂CO₂（寫出生成CO的反應不扣分）

木炭在集氣瓶中燃燒得更旺只能說明集氣瓶中氧氣的含量高于空氣中氧氣的含量，不能說明集氣瓶中氧氣含量為100%（其他合理答案均可得分）

實驗II：    B中部分水被吸入A中     4P+5O₂2P₂O₅（2分）
80        物理變化         白磷量不足（其他合理答案均可得分）

解析試題分析：（1）木炭在氧氣中充分燃燒，生成二氧化碳氣體，不充分燃燒生成一氧化碳，故反應的化學方程式I為：C + O₂CO₂或2C + O₂^點燃 2CO
（2）燃燒的現象跟氧氣的濃度有關，濃度越大，燃燒現象就越旺，木炭在集氣瓶中燃燒得更旺只能說明集氣瓶中氧氣的含量高于空氣中氧氣的含量，不能說明集氣瓶中氧氣含量為100%
（3）結合空氣中氧氣含量的測定分析，由于白磷能與氧氣反應，生成固體五氧化二磷，故反應后，集氣瓶中因氧氣的減少而使壓強變小，待白磷熄滅并冷卻到室溫時，打開止水夾b，會看到B中部分水被吸入A中；白磷燃燒的化學方程式是：4P+5O₂2P₂O₅
（4）根據題意，由于第1組數據偏差較大，存在明顯誤差，故在數據處理時已刪去；為了進一步縮小誤差，可求出另外4次的平均值作為最終結果，則小麗所帶氣體中氧氣的體積為200ml-（42ml+39ml+41ml+38ml）÷4=160m：，故氧氣的體積分數=160ml÷200ml=80%
（5）說明書了解到家用制氧機的工作原理如下：加壓時，裝填在制氧機內部的分子篩吸附空氣中的氮氣，制取高濃度氧氣。減壓時，分子篩將所吸附的氮氣排放。可知，這臺家用制氧機在制氧氣的過程中，只是將空氣中的氮氣和氧氣分離，而沒有新物質生成，故發生的變化屬于物理變化；
本實驗是根據B中水量進入到A的多少，既是白磷燃燒消耗的氧氣量，B中剩余的水越多，說明消耗的氧氣越少，壓強變化小，倒吸的水也就少，所以第1組數據較大，說明氧氣沒有被消耗完，最可能的情況就是白磷量不足，不足以消耗所有的氧氣；
考點：空氣中氧氣含量的測定，燃燒的現象，物理變化和化學變化，化學方程式的書寫