Question

20．測定空氣中氧氣的體積分數可以采用圖甲乙兩種裝置．乙裝置可視為甲的改進裝置，在由兩個注射器組成的密閉系統中留有25mL空氣，給裝有細銅絲的玻璃管加熱，同時緩慢推動兩個注射器活塞，至玻璃管內的銅絲在較長時間內無進一步變化時停止加熱，待冷卻至室溫，將氣體全部推至一個注射器內，觀察密閉系統內空氣體積變化．（提示：銅絲在空氣中加熱和氧氣反應生成黑色固體氧化銅）

（1）在甲裝置實驗過程中，紅磷燃燒集氣瓶中充滿白煙，一段時間后，自動熄滅了，你認為原因是集氣瓶中的氧氣被耗完
（2）冷卻后，松開止水夾，你觀察到的現象是燒杯中的水進入集氣瓶，約占集氣瓶容積的五分之一．
（3）從這個實驗得出的結論是氧氣約占空氣體積的五分之一
（4）寫出紅磷燃燒的化學表達式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（5）在乙裝置實驗加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器活塞的目的是使氧氣與銅絲充分接觸．
（6）乙裝置實驗中測得實驗結果如下：

反應前注射器內氣體總體積	反應后注射器內氣體總體積
25mL	22mL

由此數據可以推算出測定的空氣中氧氣的體積分數＜ 2l%（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）根據氧氣的助燃性來考慮；
（2）根據裝置內壓強的變化考慮；
（3）紅磷過量，能將瓶內的氧氣全部消耗掉；
（4）紅磷與氧氣在點燃的條件下反應生成五氧化二磷；
（5）由實驗條件可推出交替緩慢推動兩個注射器的目的是使封閉空間的氧氣充分反應；
（6）根據反應前后注射器內氣體的體積變化，以及測定空氣中氧氣含量的注意事項回答．

解答 解：（1）由于氧氣具有助燃性，所以集氣瓶里的氧氣消耗完了，或氧氣的含量少了，都能使紅磷熄滅；故填：集氣瓶中的氧氣被耗完；
（2）磷燃燒消耗氧氣使瓶內壓強減小，在外界大氣壓的作用下水沿著導管被壓入集氣瓶內，并進入集氣瓶容積的五分之一；故填：燒杯中的水進入集氣瓶，約占集氣瓶容積的五分之一；
（3）進入的水的體積即為消耗的氧氣體積，說明氧氣約占空氣體積的五分之一；故填：氧氣約占空氣體積的五分之一；
（4）磷與氧氣在點燃的條件下反應生成五氧化二磷，故填：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（5）交替緩慢推動兩個注射器的目的是使封閉空間的氧氣與銅絲充分接觸，使空氣中的氧氣與銅絲充分反應；故填：使氧氣與銅絲充分接觸；
（6）反應前注射器內氣體的體積為25mL，反應后注射器內氣體的體積為22mL，則氧氣的體積為3mL，則空氣中氧氣的體積分數$\frac{3mL}{25mL}×100%$≈12%＜21%．故填：＜．

點評 空氣是人類寶貴的自然資源，在中考中占有重要的地位，特別是空氣中氧氣含量的測定，要注意測定原理、實驗關鍵、現象和結論、裝置的評價和改進等內容的考查．