Question

12．某化學興趣小組同學設計了多組實驗裝置測定空氣中氧氣的含量．

（1）甲同學設計圖1裝置進行實驗．實驗過程中觀察到燒杯中的水被倒吸入集氣瓶中，其原因是氧氣被消耗，產生壓強差．實驗過程中經常會出現進入集氣瓶的水少于集氣瓶剩余體積$\frac{1}{5}$的結果，請你分析可能原因之一是紅磷的量不足（或裝置漏氣、沒有冷卻就打開止水夾等）；．
（2）乙同學設計計出了如圖2所示的實驗裝置．
實驗過程：
①檢查裝置的氣密性，氣密性良好；
②在集氣瓶里裝進適量a 體積的水，燃燒匙里放一塊白磷（40℃即可燃燒），按圖示裝置連接儀器，然后在酒精燈上把玻璃棒下端加熱，玻璃棒的作用為引燃白磷；（注：集氣瓶內的長導管已接近瓶底）
③把預先加熱過的玻璃棒按下與白磷接觸，觀察到白磷立即著火燃燒，產生大量白煙；
④待集氣瓶完全冷卻至室溫，量出集氣瓶中水的體積是b，整個集氣瓶的體積是c．
從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內水面的變化情況是先下降，后上升；
⑤根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數．已知C=60mL  a=10mL，則b=20mL．

Answer 1

分析 （1）根據白磷燃燒消耗氧氣解答；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；
（2）白磷在空氣中燃燒的現象：發黃光、放出熱量、冒出大量的白煙，磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷．實驗前集氣瓶里要裝進適量a體積的水的作用是：形成液封，防止實驗過程中集氣瓶內的氣體從長導管中向外逸散而影響實驗結果；從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內水面的變化情況是先下降，后上升，因為開始時，燃燒放熱使氣體體積膨脹，冷卻后收縮，因此先下降，后上升；根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數，已知C=60ml，a=10ml，a上面的空氣五等分，則b=20mL解答．

解答 解：
（1）白磷燃燒消耗氧氣，產生壓強差，燒杯中的水被倒吸入集氣瓶中；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、沒有冷卻就打開止水夾；
（2）白磷在空氣中燃燒的現象：發黃光、放出熱量、冒出大量的白煙；磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷．從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內水面的變化情況是先下降，后上升，因為開始時，燃燒放熱使氣體體積膨脹，冷卻后收縮，因此先下降，后上升；根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數，已知C=60ml，a=10ml，a上面的空氣五等分，則b=20mL；因此氧氣的體積分數=$\frac{10mL}{50mL}$×100%=20%；實驗前集氣瓶里要裝進適量a體積的水的作用是：形成液封，防止實驗過程中集氣瓶內的氣體從長導管中向外逸散而影響實驗結果
故答案為：（1）氧氣被消耗，產生壓強差；紅磷的量不足（或裝置漏氣、沒有冷卻就打開止水夾等）；
（2）②引燃白磷
④先下降，后上升；
⑤20．

點評 本考點是用白磷測定氧氣在空氣中的體積分數，屬于實驗方法和過程的探究．這類探究實驗要具體問題具體分析，根據設計的步驟中不同的現象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．本考點主要出現在填空題和實驗題中．