Question

9．（一）某班同學用圖甲裝置測定空氣里氧氣的含量．
（1）先用彈簧夾夾住乳膠管．點燃紅磷，伸入瓶中并塞上瓶塞．能看到的現象是紅磷燃燒產生大量白煙，該反應的文字表達式是磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（2）待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察廣口瓶內水面變化情況．實驗完畢，甲同學的廣口瓶內水面上升明顯小于瓶內空氣體積的$\frac{1}{5}$，乙同學的廣口瓶內水面上升明顯大于瓶內空氣體積的$\frac{1}{5}$．下列對這兩種現象解釋合理的是D
①甲同學可能使用紅磷的量不足，瓶內氧氣沒有消耗完
②甲同學可能未塞緊瓶塞，紅磷熄滅冷卻時外界空氣進入瓶內
③乙同學可能沒夾緊彈簧夾，紅磷燃燒時瓶內部分空氣受熱從導管逸出
④乙同學可能插入燃燒匙太慢，塞緊瓶塞之前，瓶內部分空氣受熱逸出
A．只有①③B．只有②④
C．只有①②③D．①②③④
（3）若將紅磷換成木炭，該實驗能否獲得成功否（填“能”或“否”）？理由是木炭燃燒生成二氧化碳，二氧化碳是氣體，使得內外壓強差變化不大．

（二）丙同學對上述實驗進行了大膽改進，設計圖乙（選用30mL的試管作反應容器）實驗方案進行，收到了良好的效果．
（4）該實驗的操作步驟如下：
①冷卻后打開彈簧夾讀取注射器活塞的數據；②點燃酒精燈；
③撤去酒精燈；④將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾夾緊橡皮管．
你認為正確的實驗操作順序是④②③①（填序號）
（5）圖乙實驗中，冷卻后打開彈簧夾注射器活塞將從10mL刻度處慢慢左移到約4mL刻度處才停止．
（6）對照圖甲實驗，你認為圖乙實驗的優點是實驗更準確（回答一點即可）．

Answer 1

分析 （一）（1）考慮紅磷能夠在空氣中燃燒生成五氧化二磷；
（2）根據紅磷測定空氣里氧氣含量的實驗原理、操作步驟、注意事項進行分析可以知道：造成測得氧氣的體積分數小于五分之一的因素可以從以下四個方面考慮：（1）裝置是否漏氣；（2）紅磷的用量是否充足；（3）瓶內的氧氣是否耗盡；（4）裝置是否冷卻到室溫；而造成測得氧氣的體積分數大于五分之一的因素可以從以下兩各方面考慮：（1）止水夾有沒有夾緊；（2）燃燒匙伸入是否過慢等，可以根據這幾個方面來分析并解答該題．
（3）考慮碳燃燒生成二氧化碳氣體．
（二）只有熟悉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，才能正確解答本題．

解答 解：
（一）（1）先用彈簧夾夾住乳膠管．點燃紅磷，伸入瓶中并塞上瓶塞．能看到的現象是紅磷燃燒產生大量白煙，該反應的文字表達式是磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（2）待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察廣口瓶內水面變化情況．實驗完畢，甲同學的廣口瓶內水面上升明顯小于瓶內空氣體積的$\frac{1}{5}$，乙同學的廣口瓶內水面上升明顯大于瓶內空氣體積的$\frac{1}{5}$．下列對這兩種現象解釋合理的是：①甲同學可能使用紅磷的量不足，瓶內氧氣沒有消耗完；②甲同學可能未塞緊瓶塞，紅磷熄滅冷卻時外界空氣進入瓶內；③乙同學可能沒夾緊彈簧夾，紅磷燃燒時瓶內部分空氣受熱從導管逸出；④乙同學可能插入燃燒匙太慢，塞緊瓶塞之前，瓶內部分空氣受熱逸出．
故選D．
（3）不能用炭粉代替紅磷，這是因為炭粉燃燒生成二氧化碳氣體，會導致水無法進入集氣瓶，從而導致無法測定空氣中氧氣的含量．
（二）
（2）圖Ⅱ實驗正確的實驗操作順序是：④②③①．
（3）因為選用30mL的試管作反應容器，而氧氣的體積約為空氣體積的$\frac{1}{5}$，故圖乙實驗中，冷卻后打開彈簧夾注射器活塞將從10mL刻度處慢慢左移到約4ml刻度處才停止．
（4）對照圖甲實驗，圖乙實驗具有以下優點：減少實驗誤差，節省燃料，不污染環境，便于讀數．
故答案為：
（1）紅磷燃燒產生大量白煙；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）D；
（3）否；木炭燃燒生成二氧化碳，二氧化碳是氣體，使得內外壓強差變化不大；
（4）④②③①；
（5）4；
（6）實驗更準確．

點評 此題是關于對空氣中氧氣含量的實驗考查，解題的關鍵是了解空氣中氧氣的含量以及相關的實驗要求，屬于開放型實驗分析題．