Question

17．在“空氣中氧氣含量的測定”實驗探究中，A同學設計了如下實驗方案：
在燃燒匙內盛過量紅磷，點燃后立即插入集氣瓶內，塞緊橡皮塞，待紅磷火焰熄滅，集氣瓶冷卻至室溫，打開鐵夾，水注入集氣瓶．（實驗裝置如圖甲所示）回答下列問題：
（1）實驗過程中，觀察到的主要現象是產生大量白煙，有水進入集氣瓶，反應的表達式是磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷，若裝置漏氣結果偏小．
（2）B同學用上述實驗裝置測定的結果是：空氣中氧氣含量與正常值有較明顯的偏差，其操作上的原因可能是（要求答出兩種）：裝置漏氣、燃燒匙伸入集氣瓶中時太慢．
（3）C同學也設計了一個實驗方案，裝置和操作同上，用木炭代替了紅磷．當木炭停止燃燒，集氣瓶冷卻至室溫，打開鐵夾后，水能否進入集氣瓶？為什么？不能，因為木炭燃燒生成二氧化碳氣體．
（4）某同學對上述實驗又進行了大膽改進，設計如乙圖（選用容積為30mL的試管作反應容器）實驗方案進行，收到了良好的效果． 實驗的操作步驟如下：
①撤去酒精燈，待試管冷卻到室溫后．   
②點燃酒精燈．
③將足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，再將彈簧夾松開橡皮管．
④讀取并記錄注射器活塞的數據．
你認為正確的實驗操作順序是③②①④ （填序號）．實驗中，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢向前移到約為1 mL刻度處才停止．
（5）對比上述兩實驗，你認為改進實驗的優點實驗誤差較小（或不污染環境或便于讀數）．

Answer 1

分析 （1）紅磷在空氣中燃燒時產生大量白煙，放出大量的熱；
當集氣瓶中的氧氣被消耗，冷卻至室溫時，水能夠進入集氣瓶，進入集氣瓶中的水約占集氣瓶容積的五分之一；
（2）如果操作不當，會影響實驗結果，甚至會導致實驗失敗；
（3）木炭燃燒生成二氧化碳氣體，生成的二氧化碳氣體占據了氧氣的空間，會導致水不能進入集氣瓶；
（4）根據實驗現象可以判斷解答；
（5）根據裝置特點分析解答．

解答 解：（1）實驗過程中，觀察到的主要現象是產生大量白煙、水進入集氣瓶；
反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；若裝置漏氣結果偏小；
（2）如果裝置漏氣，會導致進入集氣瓶中的水不到集氣瓶容積的五分之一，從而導致測定結果偏低；
如果燃燒匙伸入集氣瓶中時太慢，會導致集氣瓶中的部分空氣受熱膨脹逸出，從而導致進入集氣瓶中的水多于集氣瓶容積的五分之一，從而導致測定結果偏大．
故填：裝置漏氣；燃燒匙伸入集氣瓶中時太慢．
（3）用木炭代替紅磷時，木炭燃燒生成的二氧化碳氣體占據了氧氣的空間，導致水不能進入集氣瓶，從而導致實驗失敗．
故填：不能，因為木炭燃燒生成二氧化碳氣體．
（4）圖Ⅱ實驗正確的實驗操作順序是：③②①④；由于紅磷燃燒消耗了容積為45mL的18×180mm的試管內空氣的五分之一，也就是9mL，所以活塞所處的刻度值為10mL-9mL=1mL；
（5）對照圖Ⅱ實驗，圖I實驗的不足之處是：實驗誤差較大、污染環境、不便于讀數等．
答案：
（1）產生大量白煙；水進入集氣瓶；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；小；
（2）裝置漏氣；燃燒匙伸入集氣瓶中時太慢；
（3）不能，因為木炭燃燒生成二氧化碳氣體；
（4）③②①④；1；
（5）實驗誤差較小（或不污染環境或便于讀數）．

點評 可以用來測定空氣中氧氣含量的物質應該具備的條件是：能和空氣中的氧氣反應，生成物是固體，不能和空氣中的其它物質發生化學反應．