Question

14．某化學興趣小組的同學對空氣中氧氣含量的測定實驗進行探究．

（1）如圖1所示裝置和藥品進行實驗，實驗中可觀察到的現象發出黃光、產生大量白煙，該反應的文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（2）甲同學認為可用木炭代替紅磷測定空氣中氧氣的含量，乙同學 認為不可以，其原因是：木炭燃燒后生成二氧化碳，不能在廣口瓶內外產生壓強差，水不會倒流進入瓶內．
（3）小組內同學反思上述實驗的探究過程后認為：用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實驗時，在藥品的選擇或生成物的要求上應考慮的是：要保證藥品本身是固體，能且只能和空氣中氧氣反應；生成物不是氣體（寫兩點）
（4）小組內同學還對該實驗進行了如下改進．（已知試管容積為 30mL）
實驗的操作步驟如下：①點燃酒精燈．②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾．③將少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2中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管．④讀取注射器活塞的數據．
你認為正確的實驗操作順序是③①②④（填序號）．注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為4mL刻度處才停止；若在實驗的過程中，忘記將止水夾夾緊了，則在燃燒過程中活塞的運動情況是先向右移動，后向左移動，最后活塞會停留在約2mL刻度處才停止．（橡皮管內的空氣忽略不計）
（5）此實驗還可推知反應后剩余氣體的性質是不燃燒、也不支持燃燒（或難溶于水）．（寫出一種即可）

Answer 1

分析 （1）根據紅磷在空氣中燃燒的現象以及反應的原理來分析；
（2）木炭燃燒后生成二氧化碳，不能在廣口瓶內外產生壓強差，可以據此解答該題；
（3）根據測定空氣中氧氣含量的原理來進行解答；
（4）對于用注射器改進后的儀器其刻度更容易讀取，計算部分要注意被反應消耗掉的是試管內的氧氣，不包含注射器內的部分；若忘記夾緊止水夾，則消耗的氧氣為試管和注射器內空氣中的氧氣；
（5）根據實驗現象來分析剩余氣體的性質．

解答 解：（1）紅磷燃燒發出黃光、產生大量白煙，反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；故填：發出黃光、產生大量白煙；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）木炭燃燒后生成二氧化碳，不能在廣口瓶內外產生壓強差，水不會被壓入瓶內，所以不能用木炭代替紅磷測定空氣中氧氣的含量；故填：木炭燃燒后生成二氧化碳，不能在廣口瓶內外產生壓強差，水不會倒流進入瓶內；
（3）根據藥品與氧氣反應的產物是否能夠產生壓強差可以知道在選擇藥品時要保證藥品本身是固體，能且只能和空氣中氧氣反應，且生成物不是氣體；故填：要保證藥品本身是固體，能且只能和空氣中氧氣反應；生成物不是氣體；
（4）從儀器的組裝實驗的進行以及結論的形成等環節可知：按儀器的組裝→裝藥品并固定→點燃酒精燈加熱→反應后撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾，實驗的進行→讀取注射器活塞的數據得出結論，所以實驗操作順序應是：③①②④．對應用注射器進行的實驗改進，相對先前的實驗，數據更容易獲取，因為注射器有精確的刻度．計算部分要注意反應消耗掉的是試管內的氧氣，不包含注射器內的部分，因為氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$，而試管的容積是30mL，當其內氧氣被耗盡時氣體減少的體積為：30mL×$\frac{1}{5}$，即6mL，所以注射器活塞應該向左滑動到“4”．若在實驗的過程中，忘記將止水夾夾緊了，則空氣的總體積為（30mL+10mL）=40mL，紅磷燃燒消耗的氧氣體積為40mL×$\frac{1}{5}$=8mL，所以注射器活塞應該向左滑動到“2”．由于紅磷燃燒放出熱量，造成裝置內的氣體體積受熱膨脹，所以觀察到注射器的活塞向右移動，隨著反應的結束，氧氣的消耗以及溫度的降低，裝置內的壓強減小，注射器活塞又向左移動，最終停留在刻度“2”處；故填：③①②④；4；先向右移動，后向左移動；2；
（5）反應后剩余的作用氣體是氮氣，說明氮氣不能燃燒，也不能支持燃燒這是化學性質，氮氣難溶于水，這是物理性質．故填：不燃燒、也不支持燃燒（或難溶于水）．

點評 空氣是人類寶貴的自然資源，在中考中占有重要的地位，特別是空氣中氧氣含量的測定，要注意測定原理、實驗關鍵、現象和結論、裝置的評價和改進等內容的考查．