Question

20．某實驗小組利用如圖裝置測量空氣中氧氣體積分數并取得成功．
【查閱資料】白磷著火點只有40℃．
【提出問題】氧氣體積約占空氣總體積的多少？
【實驗準備】錐形瓶內空氣體積為230mL，注射器中水的體積為50mL，該裝置氣密性良好．
【實驗探究】裝入藥品，按圖連好儀器，夾緊彈簧夾．先將錐形瓶底部放入熱水中，白磷很快被引燃，然后將錐形瓶從熱水中取出．
【現象分析】
（1）將錐形瓶底部放入熱水中，白磷很快被引燃，說明燃燒不能缺少的一個條件是溫度達到著火點，足量的白磷在錐形瓶中未能全部燃燒，說明瓶內剩余氣體不支持（填“支持”或“不支持”）燃燒．寫出白磷燃燒的化學方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）在整個實驗過程中，可觀察到氣球的變化是先變大，后縮小；
（3）待白磷熄滅錐形瓶冷卻到室溫后，打開彈簧夾，還可觀察到的現象是：①注射器中的水自動噴出來，②當注射器中的水還剩下約4mL時停止下流．導致這些現象發生的原因是白磷燃燒消耗了氧氣，瓶內壓強減�。豢諝庵醒鯕獾捏w積分數約占空氣的$\frac{1}{5}$．
【得出結論】氧氣體積約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$．

Answer 1

分析 （1）根據燃燒的條件、白磷的性質及燃燒的現象分析回答；
（2）根據瓶內壓強的變化分析氣球的變化；
（3）根據瓶內壓強的變化及空氣中氧氣的體積分數分析．

解答 解：（1）將錐形瓶底部放入熱水中，白磷很快被引燃，說明燃燒不能缺少的一個條件是溫度達到著火點．足量的白磷在錐形瓶中未能全部燃燒，說明瓶內剩余氣體不支持燃燒．白磷燃燒生成了五氧化二磷，反應的化學方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）白磷燃燒時放出大量的熱，使瓶內壓強增大，由于白磷燃燒消耗了氧氣，又冷卻到室溫，瓶內壓強減小，所以，可觀察到氣球的變化是先變大，后縮�。�
（3）由于白磷燃燒消耗了氧氣，瓶內壓強減小，小于外界大氣壓，所以，注射器中的水自動噴出來，又由于空氣中氧氣的體積分數約占空氣的$\frac{1}{5}$，錐形瓶中空氣的體積為230mL，那么消耗掉的氧氣的體積為46mL，注射器中水的體積為50mL，減去46mL，因此當注射器中的水還剩下約4mL時停止下流．
答案：
（1）溫度達到著火點；不支持；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）先變大，后縮��；
（3）白磷燃燒消耗了氧氣，瓶內壓強減��；空氣中氧氣的體積分數約占空氣的$\frac{1}{5}$

點評 本題主要考查實驗測定空氣中氧氣含量的原理及實驗的現象，解此類問題時關鍵是分析清楚實驗原理．