Question

14．某校化學活動小組對測定空氣中氧氣的體積分數做了如下回顧和探究．
【知識回顧】初中化學常采用燃燒某物質的方法來測定空氣中氧氣的體積分數（如圖一）．寫出該物質在空氣中燃燒的符號表達式：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．若實驗操作規范，該實驗得出的結論是氧氣約占空氣體積的五分之一．該方法測定的結果偏小的可能原因是①②④（填序號）．
①紅磷量不足        ②裝置氣密性不好
③彈簧夾沒有加緊    ④沒有冷卻到室溫
【探究實驗】活動小組同學用如圖二的裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗．待點燃的鎂條在密閉的集氣瓶中停止燃燒，冷卻到室溫，打開止水夾，發現進入集氣瓶中的水的體積約為其容積的70%．
【提出問題】集氣瓶中氣體為什么減少了70%這么多？
【討論分析】根據空氣的組成，可推出減少的氣體中一定有氮氣，因為如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，
則進入集氣瓶中的水的體積最多不超過容積的21%．
【查閱資料】鎂條的化學性質很活潑，能和氧氣劇烈反應；也能在氮氣中燃燒，產物為黃綠色的氮化鎂固體．
【反思拓展】如果用燃燒法來測定空氣中氧氣的體積分數，不能選用鎂條，因為鎂條除了和氧氣反應，還要和氮氣等反應；也不能選用鐵絲，其原因是鐵絲在空氣中不能燃燒；一般也不會選用木炭或硫粉，其原因是碳和硫燃燒產生氣體占據了消耗掉的氧氣的空間，壓強不變，不能準確測定氧氣的含量．請結合所學知識，總結“用燃燒法測定空氣中氧氣的體積分數”時，對選用的反應物及生成物分別有何要求：
易于跟空氣中氧氣反應而不能與其他成分反應，不能產生氣體．

Answer 1

分析 （1）紅磷燃燒產生五氧化二磷，氧氣約占空氣體積的五分之一；實驗成功的關鍵為白磷過量、反應充分、氣密性良好等；
（2）根據空氣主要是由氮氣和氧氣組成的，其中氧氣的體積分數為五分之一；鎂燃燒會消耗氮氣和氧氣等；根據分析總結測定氧氣合理的方法．

解答 解：（1）紅磷燃燒產生大量白煙，打開止水夾后燒杯中的水進入廣口瓶中大約占廣口瓶容積的五分之一，該反應生成了五氧化二磷，其符號表達式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$P₂O₅；進入集氣瓶中水的體積小于五分之一，有可能有以下幾點：裝置漏氣、紅磷的量不足、沒有冷卻就讀數；如果進入集氣瓶中水的體積大于五分之一，可能是操作太慢，或沒有夾緊彈簧夾，致使裝置內的部分空氣逸散出來；
故答案為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；氧氣約占空氣體積的五分之一；①②④；
（2）【討論分析】空氣主要是由氮氣和氧氣組成的，其中氧氣的體積分數為五分之一，鎂燃燒會消耗氮氣和氧氣，導致消耗的氣體多，進入的水就多；故答案為：氮氣；21；
【反思拓展】鐵絲在空氣中不能燃燒，只能在氧氣中燃燒；木炭燃燒生成二氧化碳氣體，硫粉燃燒生成二氧化硫氣體，產生的氣體占據了消耗掉的氧氣的空間，壓強不變，不能用于該實驗；用燃燒法測定空氣中氧氣的體積分數時，反應物易于跟空氣中氧氣反應而不能與其他成分反應，生成物不能產生氣體（如果能夠想辦法處理后期生成的氣體也可以考慮使用）；
故答案為：鐵絲在空氣中不能燃燒；碳和硫燃燒產生氣體占據了消耗掉的氧氣的空間，壓強不變，不能準確測定氧氣的含量；易于跟空氣中氧氣反應而不能與其他成分反應；不能產生氣體．

點評 本題主要考查了測定空氣里氧氣含量的有關知識，根據題目出示的信息結合已學知識提高自己的分析能力．