Question

【題目】某化學小組測定空氣中氧氣的體積分數。

（1）根據如圖回答問題。

①紅磷燃燒的文字表達式為_______________________。

②紅磷燃燒時的現象是___________________________，冷卻到室溫打開止水夾后，觀察到的現象是燒杯中的水_______________。

③冷卻至室溫后打開止水夾，發生上述現象的原因是______________。

④實驗結論：___________________________________________

（2）用四硫化鈉(Na2S4)固體可替代紅磷測定空氣中氧氣的體積分數。反應原理為:2Na2S4+O2+2H2O ＝＝ 8S↓+4NaOH（氫氧化鈉）。小資料：四硫化鈉(Na2S4)與氧氣、水反應生成難溶于水的固體硫（S）和易溶于水的氫氧化鈉。

（實驗過程）

①取足量的四硫化鈉固體加入試管中，再加入適量的水，迅速塞緊橡膠塞，充分振蕩。測量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數據h1(如圖1所示)。

②將該試管插入水中(如圖2所示)，拔下橡膠塞，觀察到_____________，塞緊橡膠塞。將試管取出，倒轉過來，測量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數據h2。理論上h2∶h1=______。

Answer 1

【答案】紅磷＋氧氣五氧化二磷 劇烈燃燒、黃色火焰、大量白煙、放熱 進入集氣瓶 紅磷燃燒消耗氧氣，恢復到室溫集氣瓶內壓強小于外界大氣壓，水倒吸入集氣瓶 氧氣約占空氣體積的五分之一 試管內液面上升至液面高度不再改變 h2∶h1= 79:100（或4:5）

【解析】

（1）根據用紅磷測定空氣中氧氣含量的原理進行分析。紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷固體，集氣瓶中的氧氣消耗后，導致氣壓減小，在外界大氣壓作用下，水進入集氣瓶，進入集氣瓶中的水的體積即為集氣瓶中空氣中的氧氣體積；

（2）根據氧氣約占空氣總體積的五分之一（或21%）進行分析解答；

（1）①紅磷有空氣中燃燒生成五氧化二磷，紅磷燃燒的文字表達式為：磷+氧氣五氧化二磷；

②紅磷燃燒時的現象是劇烈燃燒、黃色火焰、產生大量白煙、放熱；冷卻到室溫打開止水夾后，由于氧氣被消耗，瓶內氣壓減小，能夠觀察到燒杯中的水進入集氣瓶；

③冷卻至室溫后打開止水夾，發生上述現象的原因是：紅磷燃燒消耗氧氣，恢復到室溫時，集氣瓶內壓強小于外界大氣壓，水倒吸入集氣瓶；

④實驗結論：，進入集氣瓶中的水約占集氣瓶中空氣總體積的五分之一，說明空氣中氧氣的含量約為五分之一；

（2）②將該試管插入水中（如圖2所示），拔下橡膠塞，由于試管中的氧氣被消耗，導致試管中的氣壓減小，在外界大氣壓作用下，試管中的液面上升，至液面高度不再改變時，塞緊橡膠塞。將試管取出，倒轉過來，測量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數據h2，由于氧氣約占空氣總體積的五分之一（或21%），因此理論上h2：h1=（1- ）：1=4：5（或（1-21%）：1=79:100。