Question

某校課外小組同學用下圖所示裝置測定空氣中氧氣含量（電源略）．
（1）反應的化學方程式為______．
（2）小紅為了減少污染，在燃燒匙中加入極少量的紅磷，伸入瓶中并把塞子塞緊，關閉彈簧夾，用電熱絲，點燃紅磷．待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，發現集氣瓶內水平面上升不到10%，造成該現象的原因是______．
（3）小剛在燃燒匙中加入足量的紅磷，伸入瓶中并把塞子塞緊，用電熱絲，點燃紅磷，看到右側導管口有氣泡冒出．待紅磷熄滅并冷卻后，發現集氣瓶內水平面上升到30%，造成該現象的原因是______
______．解決該問題的操作是______．

Answer 1

解：對空氣中氧氣含量的測定的改進實驗是實驗改進的一個熱點．改進無非從這樣幾個角度進行：裝置的替代、藥品的替代、加熱方式改進、體積計量的改進等方面．題目是從加熱方式上改進，這樣的改進有利于減少對大氣的污染，同時也減少了藥品的消耗（減少了原來在進入集氣瓶之前的那部分的消耗），同時提高了裝置的密閉性，也降低了操作的難度．
（1）反應的化學方程式的書寫，要寫完整，是化學方程式而非文字表達式．
（2）本問中小紅為減少污染，在燃燒匙中加入極少量的紅磷．相信大家都知道，在空氣中氧氣含量測定中加入藥品的量一定要過量，無論采取什么辦法，加入的藥品都要過量，目的是盡可能完全消耗裝置內的氧氣．所以本實驗到這里注定得不到對應的結論．
（3）小剛和小紅的實驗我們可以對比來看：小紅藥品極少量，關閉彈簧夾；小剛藥品足量，沒有提到關閉彈簧夾，即沒有關閉彈簧夾．所以就能夠從中分析兩人的實驗差異．小紅藥品量不足導致實驗失敗，小剛沒有關閉彈簧夾照樣導致實驗失敗．至于具體原因分析，要注意無論紅磷燃燒還是電熱絲都能夠釋放熱量，最終導致沒有彈簧夾的裝置測定的結果超過20%．補償措施就是加熱前關閉彈簧夾．實驗的任何一個細節都會影響實驗的失敗．
故答案：
（1）4P+5O₂2P₂O₅
（2）紅磷太少，沒有完全消耗瓶內空氣中的氧氣，所以集氣瓶內水平面上升不到10%．
（3）紅磷燃燒在消耗氧氣的同時，還放出熱量，并且電熱絲也釋放出大量的熱，造成沒有用彈簧夾封閉的集氣瓶中氣體受熱體積增大從導管口逸出；加熱前關閉彈簧夾．
分析：本實驗是空氣氧氣含量測定實驗的研究，從設計來看，是把對點燃方式上進行改進作為突破口的．兩位同學做出的嘗試都沒有達到相應的實驗效果，不是改進方向的錯誤，而是實驗中某些環節處理不當．
點評：實驗設計中要注意各個環節的周全，避免顧此失彼．另外解題時要從文字本身和題目前后對比尋求突破．