Question

12．某學校化學興趣小組就空氣中氧氣的含量進行實驗探究．集體討論：

（1）討論后同學們認為，選擇的藥品既要能消耗氧氣，又不會跟空氣中的其他成分反應，而且生成物為固體，他們應該選擇（填編號）B．
A．蠟燭          B．紅磷          C．硫粉
（2）小組同學共同設計了如圖所示的兩套裝置，你認為合理的是（填編號）A．
為了確保實驗成功，在裝藥品之前應該檢查裝置的氣密性．
分給實驗：在討論的基礎上，他們分組進行了實驗．
數據分析：實驗結束后，整理數據如下：（注：集氣瓶容積為100mL）

組     別	1	2	3	4	5	6
進入集氣瓶中水的體積（mL）	20	21	19	21	22	18

（3）通過對實驗結果的交流，大多數同學都驗證出氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$．通過實驗還可以推斷集氣瓶中剩余氣體的性質是難溶于水、不助燃、不可燃．（寫出兩條即可）
實驗拓展：
（4）小組的同學作完實驗后又嘗試用木炭重新做了以上實驗，發現水幾平沒有進入集氣瓶．經過討論，同學們一致認為如果事先在集氣瓶內注入一些NaOH溶液來吸收二氧化碳氣體，實驗也能取得較好的效果．
（5）寫出上述物質燃燒的文字表達式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．

Answer 1

分析 （1）磷燃燒生成五氧化二磷固體，為保證耗盡瓶內氧氣，一般加入過量的藥品；
（2）同樣都是紅磷，放在不同的位置會對應不同的實驗結果，由于氧氣相對密度較大，因此讓紅磷在較低的位置能夠更有效消耗裝置內的氧氣；
（3）把實驗數據求平均值就是氧氣的相對準確的數值，剩余氣體量不變證明其難溶于水亦不能燃燒且不與紅磷反應，只有氧氣才能與紅磷反應；
（4）木炭燃燒生成二氧化碳氣體，然后根據二氧化碳的性質進行解答；
（5）根據紅磷在氧氣中燃燒生成五氧化二磷解答．

解答 解：（1）因為蠟燭和硫粉燃燒后產生新的氣體，不能使瓶內壓強改變，故選B；通常加入過量的藥品，確保瓶內氧氣完全消耗；故答案為：B；足量
（2）實驗A和B的區別在于紅磷的位置，而這一點與氧氣的密度有關，由于氧氣的密度大于空氣，所以紅磷在稍微低的位置更利于反應的進行，也更利于氧氣的消耗，所以實驗設計A更合理．為了確保實驗的成功，在裝藥品之前應該 檢查裝置的氣密性，裝置漏氣會使結果不準確．故答案為：A；檢查裝置的氣密性．
（3）通過表中數據分析，平均各小組的數值為20mL，即氧氣的體積為20mL，所以氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$；剩余氣體量不變證明其難溶于水亦不能燃燒且不與紅磷反應．故答案為：$\frac{1}{5}$；難溶于水、不助燃、不可燃
（4）測定空氣中氧氣的含量應選擇能與空氣中的氧氣反應，并且在空氣中只能與氧氣反應，生成的物質只能是固體．木炭燃燒生成二氧化碳，所以應用少量的氫氧化鈉溶液來吸收二氧化碳，這樣就不會影響實驗結果．
（5）紅磷在氧氣中燃燒生成五氧化二磷，反應的化學方程式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
故答案為：
（1）B；
（2）A；檢查裝置的氣密性．
（3）$\frac{1}{5}$；難溶于水、不助燃、不可燃
（4）NaOH溶液；
（5）4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；

點評 本題主要考查用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現象、結論和注意事項，難度稍大．