Question

16．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)對(duì)空氣中氧氣含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究．
（1）如圖1所示裝置和藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中可觀察到的現(xiàn)象是紅磷燃燒放出大量白煙，待裝置冷卻到室溫后，打開(kāi)止水夾看到燒杯中的水倒流進(jìn)集氣瓶，且上升到刻度“1”處，該反應(yīng)的化學(xué)式表達(dá)式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）甲同學(xué)認(rèn)為可用木炭代替紅磷紅磷測(cè)定空氣中氧氣的含量，乙同學(xué) 認(rèn)為不可以，其原因是：木炭和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，裝置內(nèi)的壓強(qiáng)基本不變．乙同學(xué)用圖1實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定的結(jié)果是：空氣中氧氣含量與正常值有較明顯的偏差，其原因可能是（答出一種即可）：裝置漏氣．
（3）丙同學(xué)用鎂條代替紅磷來(lái)測(cè)定空氣中氧氣的含量．結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)倒吸的水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)集氣瓶 的$\frac{1}{5}$．小組內(nèi)同學(xué)幫她仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)裝置的氣密性 及操作步驟均無(wú)問(wèn)題．你認(rèn)為造成此現(xiàn)象的原因可能是鎂條和空氣中其他成分也發(fā)生了反應(yīng)．
（4）小組內(nèi)同學(xué)反思上述實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程后認(rèn)為：用燃燒法測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在藥品的選擇或生成物的要求上應(yīng)考慮的是：藥品本身是固體，能且只能和空氣中氧氣反應(yīng)，且生成物不是氣體．
（5）小組內(nèi)同學(xué)還對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如圖2改進(jìn)．（已知試管容積為45mL）實(shí)驗(yàn)的主要操作步驟如下：
①點(diǎn)燃酒精燈．
②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開(kāi)彈簧夾．
③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2中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管．
④讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)．
你認(rèn)為正確的實(shí)驗(yàn)操作順序是③①②④（填序號(hào)）．注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為1 mL刻度處才停止．
（6）由圖1實(shí)驗(yàn)還可推知反應(yīng)后剩余氣體的兩點(diǎn)性質(zhì)是：①物理性質(zhì)難溶于水 ②化學(xué)性質(zhì)不燃燒、不支持燃燒．

Answer 1

分析 本題考查的內(nèi)容有常規(guī)性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述和化學(xué)式表達(dá)式的書寫，實(shí)驗(yàn)誤差分析，在此基礎(chǔ)上加大了深度，分析木炭能否代替紅磷以及鎂帶代替紅磷燃燒產(chǎn)生的截然相反地誤差的原因，這要求學(xué)生要從瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)的變化去分析．對(duì)于用注射器改進(jìn)后的儀器其刻度更容易讀取，計(jì)算部分要注意被反應(yīng)消耗掉的是試管內(nèi)的氧氣，不包含注射器內(nèi)的部分．

解答 解：（1）紅磷燃燒時(shí)生成大量白煙，裝置冷卻到室溫后，打開(kāi)止水夾看到燒杯中的水倒流進(jìn)集氣瓶，且上升到刻度“1”處，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅
（2）用木炭代替紅磷時(shí)，木炭和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，裝置內(nèi)的壓強(qiáng)基本不變；空氣中氧氣含量與正常值有較明顯的偏差，其原因可能是裝置漏氣、紅磷不足、裝置沒(méi)冷卻就打開(kāi)止水夾等．
（3）鎂條不但可以和氧氣反應(yīng)，也可以和氮?dú)夥磻?yīng)，所以消耗的氣體的體積要大于五分之一，進(jìn)入廣口瓶中水的體積也會(huì)超過(guò)五分之一；
（4）根據(jù)藥品與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物是否能夠產(chǎn)生壓強(qiáng)差可以知道在選擇藥品時(shí)要保證藥品本身是固體，能且只能和空氣中氧氣反應(yīng)，且生成物不是氣體；
（5）正確的實(shí)驗(yàn)操作順序是：先將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按上圖2中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管，再點(diǎn)燃酒精燈，再撤去酒精燈，待試管冷卻后松開(kāi)彈簧夾，最后讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)，即順序是③①②④；
因?yàn)樵嚬苋莘e為45mL，所以試管中氧氣的體積為45mL×$\frac{1}{5}$=9mL，待試管冷卻后松開(kāi)彈簧夾，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為1mL刻度處才停止．
（6）由于燒杯中的水倒流進(jìn)集氣瓶，且上升到刻度“1”處，而不是全部，說(shuō)明剩余的氣體具有難溶于水的物理性質(zhì)，不燃燒、不支持燃燒的化學(xué)性質(zhì)．
故答案為：
（1）紅磷燃燒放出大量白煙；燒杯中的水倒流進(jìn)集氣瓶，且上升到刻度“1”處；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）木炭和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，裝置內(nèi)的壓強(qiáng)基本不變；裝置漏氣；
（3）鎂條和空氣中其他成分也發(fā)生了反應(yīng)；
（4）藥品本身是固體，能且只能和空氣中氧氣反應(yīng)，且生成物不是氣體；
（5）③①②④；1；
（6）難溶于水；不燃燒、不支持燃燒．

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實(shí)質(zhì)奠定基礎(chǔ)．