Question

【題目】某興趣小組開展“測定密閉容器中某種氣體的體積分數”的探究實驗。

（實驗步驟）

實驗1：按圖1所示裝置，用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的體積分數。

實驗2：按圖2所示裝置，在集氣瓶內壁用水均勻涂附鐵粉除氧劑(其中輔助成分不干擾實驗)，利用鐵銹蝕原理測定空氣中氧氣的體積分數。

（實驗現象）

實驗1中，紅磷燃燒的主要現象是_____；紅磷熄滅后，集氣瓶冷卻至室溫，打開K，水能倒吸入集氣瓶的原因是____，若發現進入裝置中的水少于五分之一，可能的原因是____。

（分析實驗）

(1)連接數字傳感器，測得實驗1、實驗2中氧氣的體積分數隨時間變化的關系分別如圖3、圖4所示。依據圖3，圖4信息，___(填“實驗1”或“實驗2”)的測定方法更準確，判斷依據是___。

(2)結合你的學習經驗，若要尋找紅磷或鐵粉除氧劑的替代物，用圖1或圖2裝置測定空氣中氧氣的體積分數，該替代物應滿足的條件是______、______(寫兩點)。

（拓展延伸）分別用紅磷(曲線①)和白磷(曲線②)燃燒測定密閉容器中氧氣的含量，實驗過程中用氧氣傳感器測得的密閉容器內氧氣濃度如圖所示：

(3)根據曲線分析，紅磷與白磷，哪個消耗氧氣的能力更強，并說明原因__________。

(4)實驗結束后，小明得出結論，只要有氧氣參加，紅磷和白磷就能繼續燃燒，請分析該結論是否正確，并說明原因_______。

Answer 1

【答案】產生大量白煙，放熱 紅磷燃燒，消耗了氧氣，瓶內壓強減小，小于外界氣壓，所以水會回流 裝置漏氣或紅磷的量少或未冷卻到室溫，便打開止水夾 實驗2 反應后，實驗1集氣瓶內剩余氧氣體積分數是8.6%，實驗2集氣瓶內氧氣幾乎要耗盡 藥品只與空氣中的氧氣反應 生成物不能是氣體 白磷，由圖可知，白磷在密閉容器中燃燒結束后剩余氧氣濃度小于紅磷燃燒后的氧氣濃度 不正確，在氧氣含量低至5.1%時，紅磷和白磷都不能繼續燃燒

【解析】

[實驗現象]實驗1中，紅磷燃燒的主要現象是：產生了大量的白煙，放熱。紅磷熄滅后，集氣瓶冷卻至室溫，打開K，水能倒吸入集氣瓶的原因是：氧氣被消耗，集氣瓶內氣體壓強小于大氣壓。若發現進入裝置中的水少于五分之一，可能的原因有裝置漏氣或紅磷的量少或未冷卻到室溫，便打開止水夾等。

故填：產生大量白煙，放熱；紅磷燃燒，消耗了氧氣，瓶內壓強減小，小于外界氣壓，所以水會回流；裝置漏氣或紅磷的量少或未冷卻到室溫，便打開止水夾。

[分析實驗]
（1）實驗過程中，連接數字傳感器，測得實驗1、實驗2中氧氣的體積分數隨時間變化的關系分別如圖3、圖4所示。依據圖3，圖4信息可知，實驗2測定方法更準確，判斷依據是：反應后，實驗1集氣瓶內剩余氧氣的體積分是8.6%，實驗2集氣瓶內氧氣幾乎要耗盡。

故填：實驗2；反應后，實驗1集氣瓶內剩余氧氣體積分數是8.6%，實驗2集氣瓶內氧氣幾乎要耗盡。
（2）用圖1或圖2裝置測定空氣中氧氣的體積分數，該替代物應滿足的條件是藥品只與空氣中的氧氣反應，生成物不是氣體。

故填：藥品只與空氣中的氧氣反應；生成物不能是氣體。

(3)根據曲線分析，紅磷與白磷，白磷消耗氧氣的能力更強，因為白磷在密閉容器中燃燒結束后剩余氧氣濃度小于紅磷燃燒后的氧氣濃度，故白磷消耗氧氣的能力更強。

故填：白磷，由圖可知，白磷在密閉容器中燃燒結束后剩余氧氣濃度小于紅磷燃燒后的氧氣濃度。

（4）分析曲線②可知，在氧氣含量低至5.1%時，紅磷和白磷都不能繼續燃燒，所以小明的結論不正確。

故填：不正確，在氧氣含量低至5.1%時，紅磷和白磷都不能繼續燃燒。