Question

9．某化學興趣小組對教材中“測定空氣里氧氣含量”的實驗（見圖I）進行了大膽改進，設計圖（Ⅱ）（選用容積為45mL的18×180mm的試管作反應容器）實驗方案進行，收到了良好的效果．請你對比分析下面圖I、圖Ⅱ?qū)嶒灒�回答下列有關問題：

（1）按圖I所示裝置進行實驗，紅磷在瓶中燃燒時的主要現(xiàn)象是產(chǎn)生大量白煙；發(fā)生反應的文字或符號表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷（或4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅）．若止水夾未夾緊，會導致測定結果偏大（填“偏小”、“偏大”或“不變”，下同）；若圖Ⅰ中集氣瓶口漏氣，會導致測定結果偏小．
（2）按圖Ⅱ所示裝置進行實驗
①實驗前，打開彈簧夾，將注射器的活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明裝置不漏氣．
②按圖Ⅱ?qū)嶒灂r的操作步驟如下：
a、讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)． 
b、撤去酒精燈，待試管冷卻到室溫后松開彈簧夾．
c、將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于15mL刻度處，并按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管．
d、點燃酒精燈．e、檢查裝置的氣密性．
你認為正確的實驗操作順序是ecdba （填序號）．
③當紅磷與氧氣充分反應后，移開酒精燈并打開彈簧夾，注射器活塞將從15mL刻度處慢慢前移到約為6mL刻度處才停止．

Answer 1

分析 只有熟悉用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現(xiàn)象、結論和注意事項，才能正確解答本題．
（1）本題設計很有梯度，后面的問題在前面的問題的鋪墊下稍加思考總結都能夠形成結論．實驗改進時建立在實驗原理之上的，本實驗的原理是借助對空氣中氧氣的消耗引起裝置內(nèi)壓強的改進，從而使外界便于測定體積的液體進入裝置內(nèi)．也就是為了保證結果的精確，加入的物質(zhì)需要滿足能夠和空氣中的低濃度的氧氣反應，生成的產(chǎn)物不能使氣體，這樣就可以滿足替代的要求．
（2）而對應用注射器進行的實驗改進，相對先前的實驗，數(shù)據(jù)更容易獲取，因為注射器有精確的刻度．但是也有難度：怎么樣減少因為注射器活塞的摩擦造成的誤差．

解答 解：（1）按圖I所示裝置進行實驗，紅磷在瓶中燃燒時的主要現(xiàn)象是產(chǎn)生大量白煙；磷與氧氣在點燃條件下反應生成五氧化二磷．該反應發(fā)生反應的文字表達式為紅磷+氧氣→五氧化二磷．若止水夾未夾緊，會導致測定結果偏大；若圖Ⅰ中集氣瓶口漏氣，會導致測定結果偏小．
（2）按圖Ⅱ所示裝置進行實驗
①實驗前，打開彈簧夾，將注射器的活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明裝置不漏氣．
②按圖Ⅱ?qū)嶒灂r的操作步驟如下：
a、讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)． b、撤去酒精燈，待試管冷卻到室溫后松開彈簧夾．
c、將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于15mL刻度處，并按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管．d、點燃酒精燈．e、檢查裝置的氣密性．
故：正確的實驗操作順序是e、c、d、b、a．
③由于紅磷燃燒消耗了容積為45mL的18×180mm的試管內(nèi)空氣的$\frac{1}{5}$，也就是9mL（即45mL×$\frac{1}{5}$）；所以活塞所處的刻度值為15mL-9mL=6mL．
故答為：（1）產(chǎn)生大量白煙，磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷（或4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅）．偏大，偏小
（2）①裝置不漏氣．②e c d b a．③6．

點評 本題主要考查用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現(xiàn)象、結論和注意事項，難度稍大．注意尤其是注射器類似的本身內(nèi)部有氣體的可能的干擾就是要強調(diào)對題意的準確把握．