Question

9．為探究空氣的組成，小明用如圖A所示裝置進行實驗．

（1）實驗時，取下橡膠塞，點燃紅磷后迅速伸入集氣瓶中并旋緊橡膠塞，這時看到的現象是：紅磷繼續燃燒，產生（大量）白煙，該反應的化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）小明又設計了如圖B所示的改進裝置，其優點是：操作簡單或實驗誤差小或不污染空氣等（只需寫一點）．從理論上分析，玻璃管內液面最終將上升至1處（填“1”、“2”、“3”、“4”），但實測結果液面往往偏低，其原因可能是：紅磷不足或未冷卻到室溫就觀察（只需寫一條）．
（3）從課本鎂條燃燒實驗小明得到啟發，于是他用鎂代替紅磷做起了這個實驗，實驗完畢，冷卻后進入集氣瓶中水的體積遠大于總容積的$\frac{1}{5}$，若裝置氣密性良好，則可能原因是：鎂能與空氣中的其他氣體（如氮氣）反應．

Answer 1

分析 本題的關鍵是利用A中集氣瓶和B中玻璃管上的刻度來測定空氣中氧氣的含量，首先應讓集氣瓶和玻璃管充滿空氣，再根據紅磷與氧氣反應來觀察空氣體積的變化．同時運用了壓強的知識，內部氣體減少，液體會在外界大氣壓的作用下沿導管進入瓶中或玻璃管中．
（1）該實驗是點燃紅磷后要迅速塞好瓶塞，易出現誤差，一定會出現紅磷在瓶外燃燒的過程．
（2）改進后的實驗避免了（1）中出現的問題，操作簡單，也不會出現紅磷在瓶外燃燒的過程．若出現液面偏低，應是紅磷不足或是反應后溫度過高，氣體受熱膨脹．
（3）鎂條既能與氧氣反應又能與氮氣反應，所以消耗的氣體比只有氧氣要多．

解答 解：（1）紅磷燃燒會生成五氧化二磷固體顆粒，所以觀察現象會看到白煙．反應的化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）改進的實驗可通過銅絲傳導熱量，使玻璃管中的銅絲和紅磷反應，操作比（1）簡單；氧氣占空氣體積的五分之一，所以從理論上液面會上升到刻度1處；若液面偏低，可能是紅磷太少或是由于反應放熱，導致溫度過高，氣體膨脹．
（3）由于鎂條即能與氧氣反應又能與氮氣反應，因此消耗的氣體體積應大于五分之一．
故答案為：（1）紅磷繼續燃燒，產生（大量）白煙；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）操作簡單或實驗誤差小或不污染空氣等；1；紅磷不足或未冷卻到室溫就觀察；
（3）鎂能與空氣中的其他氣體（如氮氣）反應．

點評 本題對照原來的裝置，通過改進的裝置對空氣中氧氣含量的測定進行了考查，較新穎．