Question

19．“空氣中氧氣含量的測定”有多種方法．甲生設計了如圖1所示的實驗方案：在燃燒匙內盛過量紅磷，點燃后立即插入集氣瓶內，塞緊橡皮塞，待紅磷火焰熄滅，集氣瓶冷卻至室溫，打開鐵夾，水注入集氣瓶．回答下列問題：

（1）甲同學實驗打開止水夾前的現象：有大量白煙生成，打開止水夾后的實驗的現象有水進入集氣瓶，且進入得水約占集氣瓶總容積的$\frac{1}{5}$；若未等集氣瓶冷卻就打開止水夾，則測得空氣中氧氣的體積分數偏低（高還是低）．
（2）乙生也設計了一個如圖2所示的實驗方案，裝置和操作同甲生類似，只不過用硫粉代替了紅磷，并增加了滴管．要使實驗成功，乙在滴管中應加入氫氧化鈉溶液作為二氧化硫的吸收劑．當燃燒結束，裝置冷卻后，乙同學應該如何操作？按壓橡膠乳頭將氫氧化鈉溶液從滴管擠出，并輕輕振蕩，待二氧化硫被吸收后，打開止水夾，丙同學對實驗進行反思后，提出了改進方法，你認為改進后的優點是避免因撥出橡皮塞引燃紅磷造成氣體逸出，造成實驗誤差，同時還可避免五氧化二磷逸散到空氣中污染空氣．
（3）丁同學用圖3是一個具有刻度和活塞可滑動的玻璃容器，其中有空氣和足量的白磷，將它放在盛有沸水的燒杯上方，進行實驗．請完成實驗報告：

實驗目的	實驗現象	實驗結論
測定空氣的 氧氣的體積分數	白磷著火燃燒，活塞先右移，后左移，最后停在刻度約為8（填整數）的位置上．	空氣的成分按體積計算，氧氣約占21%

Answer 1

分析 （1）本題是利用紅磷與氧氣反應，對一定體積的空氣來說，體積的減少即為空氣中氧氣含量．紅磷燃燒燃燒會生成五氧化二磷固體，在化學上有固體顆粒生成，現象描述為煙，用手摸集氣瓶，感覺熱，說明放熱；燃燒后，集氣瓶中氣體減少，打開彈簧夾后，在外壓作用下，會使燒杯中的水沿導管上升進入集氣瓶；
（2）氫氧化鈉溶液作為二氧化硫的吸收劑，需要將氫氧化鈉溶液與二氧化硫接觸而反應；圖3是在裝置內點燃，生成的五氧化二磷不會逸到空氣中環境污染，
（3）依據用白磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現象、結論和注意事項解答本題，白磷著火點比較低，燃燒時消耗氧氣并放出熱量會使氣體體積膨脹，冷卻后減少的是氧氣的體積．

解答 解：（1）紅磷燃燒，放出熱量，有大量白煙生成，冷卻至室溫后，再打開止水夾，有水進入集氣瓶，且進入得水約占集氣瓶總容積的$\frac{1}{5}$；待裝置冷卻至室溫方可打開止水夾否則溫度太高，壓強偏大，進入瓶中的水的體積偏小，測得空氣中氧氣的體積分數偏小．
（2）氫氧化鈉溶液作為二氧化硫的吸收劑，需要將氫氧化鈉溶液從滴管擠出；圖3實驗裝置避免因撥出橡皮塞引燃紅磷造成氣體逸出，造成實驗誤差，同時還可避免五氧化二磷逸散到空氣中污染空氣．
（3）玻璃管至活塞處的容積刻度為10，根據氧氣體積約占空氣體積的五分之一，白磷燃燒停止冷卻至室溫后，通過觀察，最后應停在刻度約為8的位置上．
 因為白磷燃燒消耗的空氣中的氧氣，根據實驗結果，故空氣的成分按體積計算，氧氣約占$\frac{1}{5}$；
故答案為：（1）有大量白煙生成；有水進入集氣瓶，且進入得水約占集氣瓶總容積的$\frac{1}{5}$；低；（2）按壓橡膠乳頭將氫氧化鈉溶液從滴管擠出，并輕輕振蕩，待二氧化硫被吸收后，打開止水夾；避免因撥出橡皮塞引燃紅磷造成氣體逸出，造成實驗誤差，同時還可避免五氧化二磷逸散到空氣中污染空氣（　　）（3）氧氣；8；氧氣．

點評 本題比較全面地考查了空氣中氧氣含量的探究實驗．由實驗操作圖，根據實驗的現象，發生的反應、實驗中的注意事項等分析回答．是近幾年中考的重點之一，要好好把握．