Question

4．某化學研究性學習小組在學習了“空氣中氧氣含量測定”實驗后，他們查閱資料發現磷燃燒生成的白煙（五氧化二磷）對人體有害，于是他們再課本實驗的基礎上改進了教材中的實驗，設計出如圖所示的實驗裝置．實驗步驟如下：
①如圖所示連接儀器，檢查裝置的氣密性良好；
②在集氣瓶里裝進適量的水的體積為a，燃燒匙里放一塊白磷（白磷燃燒所需要的最低溫度是40℃），并在酒精燈上把玻璃棒下端加熱，按圖示裝置把長導管的另一端放入盛有足量水的燒杯中；（注：集氣瓶內的長導管已伸到了瓶底）．
③用力把預先加熱過的玻璃棒按下與白磷接觸，觀察到白磷立即著火燃燒，產生大量白煙，同時放出大量的熱；（注：白磷與紅磷燃燒的產物相同）
④待白磷燃燒完畢，將集氣瓶稍加振蕩，白煙消失；
⑤待集氣瓶完全冷卻至室溫，打開止水夾，量出集氣瓶中水的體積為b，整個集氣瓶的體積為c；
⑥根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數．
根據以上實驗信息，回答下列有關問題：
（1）白磷燃燒的文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）在白磷開始燃燒到最后熄滅冷卻過程中，集氣瓶內水面的變化情況是先下降后上升；
（3）若實驗非常成功，當c為500mL，a為100mL，則b為180mL；
（4）小組成員小張對“實驗前向集氣瓶內裝入適量a體積的水”不理解．咨詢組長小明后，他終于明白加入水的作用，其一是加快集氣瓶的冷卻； 其二是吸收白磷燃燒生成的五氧化二磷，防止從集氣瓶中逸出；
（5）在上述實驗中，下列操作的實施和實驗現象的出現，可能會導致實驗最后產生的實際值小于理論值的是AC
A、裝置氣密性不好             B、實驗前集氣瓶里沒有裝a體積的水
C、集氣瓶沒有冷卻到室溫   D、白磷放太多了．

Answer 1

分析 根據白磷燃燒時瓶內氣體體積的變化情況進行解釋：白磷燃燒時會放出大量的熱，集氣瓶內空氣受熱體積膨脹，氣壓增大，使集氣瓶內的水沿玻璃管流入燒杯內；燃燒停止后，溫度下降，瓶內氣壓減小，燒杯中的水就會沿著玻璃管再流入集氣瓶內；根據空氣中氧氣的含量與白磷燃燒只消耗氧氣的性質進行分析；圍繞“白磷燃燒時集氣瓶內壓力增大過度，會使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出”這一因素進行分析；根據集氣瓶內氣壓的變化情況進行判斷．

解答 解：（1）白磷燃燒生成了五氧化二磷，反應的文字表達式是磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．故填：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）白磷燃燒時會放出大量的熱，集氣瓶內空氣受熱體積膨脹，氣壓增大，使集氣瓶內的水沿玻璃管流入燒杯內；燃燒停止后，溫度下降，瓶內氣壓減小，燒杯中的水就會沿著玻璃管再流入集氣瓶內；故答案為：先下降后上升；
（3）根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數，已知C=500ml，a=100ml，a上面的空氣五等分，則b=180mL；故填：180；
（4）其一是為了加快⑤步驟中集氣瓶的冷卻速度；其二則主要是：吸收生成的五氧化二磷，防止從集氣瓶中逸出；故答案為：加快集氣瓶的冷卻；吸收白磷燃燒生成的五氧化二磷，防止從集氣瓶中逸出；
（5）進行此實驗時，必須保證裝置的氣密性良好，白磷足量，瓶子冷卻后再打開彈簧夾，否則會導致測定的氧氣含量低于21%的體積數，故填：AC．

點評 本考點是測定氧氣在空氣中的體積分數，屬于實驗方法和過程的探究．空氣中氧氣含量的測定也是中考考查的一個熱點，重點考查實驗過程中看到的現象以及導致實驗結果偏大或偏小的原因．這類探究實驗中要注意以下幾點：①裝置的嚴密性②所用藥品的量③生成物的狀態④讀數時要冷卻到原溫度等．要具體問題具體分析，根據設計的步驟中不同的現象去思考，從而得出正確的結論．本考點經常出現在選擇題、填空題和實驗題中．