Question

1．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．
【查閱資料】：
①白磷和紅磷組成元素相同．白磷燃燒所需的最低溫度是40℃，而紅磷需要240℃．
②紫色石蕊溶液是一種酸堿指示劑，酸性物質(zhì)的溶液能使紫色石蕊溶液變紅．
【實驗步驟】：
①如圖所示連接儀器，檢查裝置的氣密性良好．
②在集氣瓶里裝入適量a體積的水，燃燒匙里放一塊白磷，在酒精燈上把玻璃棒下端加熱后，立刻將集氣瓶上的三孔膠塞塞緊．
③迅速將預熱過的玻璃棒按下與白磷接觸．觀察到白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙．
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(jù)a、b、c三個數(shù)據(jù)，計算出空氣中氧氣的體積分數(shù)．
根據(jù)以上實驗信息，回答下列有關問題：
（1）為了充分消耗容器中的氧氣，藥品中白磷的用量應保證先下降后上升．
（2）若實驗非常成功，請寫出a、b、c三個數(shù)據(jù)應滿足的一個等式關系c+4a=5b或[b-a=$\frac{1}{5}$（c-a）]．
（3）小組成員小張對“實驗前向集氣瓶內(nèi)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，其一是防止瓶內(nèi)氣體受熱膨脹而外泄；其二是加快反應后瓶內(nèi)氣體的冷卻速度．
（4）小組成員小紅無意間發(fā)現(xiàn)，向b體積水中滴加幾滴紫色石蕊溶液，溶液會變成紅色．請你對“變紅”現(xiàn)象的原因提出大膽地猜想可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水，導致溶液顯酸性（或五氧化二磷與水反應生成酸）．
（5）①燃燒匙中所盛物質(zhì)能否用木炭來替代否，理由是木炭燃燒生成二氧化碳是氣體，瓶內(nèi)的壓強沒有明顯的改變．
②某位同學實驗后發(fā)現(xiàn)測定的氧氣含量低于21%的體積數(shù)，實驗中可能存在的原因（紅磷的量已經(jīng)足量）：紅磷的量不足．裝置漏氣．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)白磷燃燒時瓶內(nèi)氣體體積的變化情況進行解釋；
（2）根據(jù)氧氣約占空氣體積的五分之一，結(jié)合圖中的體積關系分析解答即可；
（3）圍繞“白磷燃燒時集氣瓶內(nèi)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；
（4）從使石蕊試液變紅色的溶液顯酸性的知識進行猜想；
（5）進行此實驗時，必須保證裝置的氣密性良好，紅磷足量，瓶子冷卻后再打開彈簧夾，否則會導致結(jié)果不準確．

解答 解：（1）白磷燃燒時會放出大量的熱，集氣瓶內(nèi)空氣受熱體積膨脹，氣壓增大，使集氣瓶內(nèi)的水沿玻璃管流入燒杯內(nèi)；燃燒停止后，溫度下降，瓶內(nèi)氣壓減小，燒杯中的水就會沿著玻璃管再流入集氣瓶內(nèi)；故填：先下降后上升．
（2）由于氧氣約占空氣體積的五分之一，若實驗成功，a、b、c三個數(shù)據(jù)應滿足的一個等式關系是：（b-a）=（c-a）×$\frac{1}{5}$；即c+4a=5b；故填：c+4a=5b或[b-a=$\frac{1}{5}$（c-a）]．
（3）集氣瓶內(nèi)預先裝入適量的水，使白磷燃燒時集氣瓶內(nèi)氣壓不會過度增大，不至于使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出．
故填：防止瓶內(nèi)氣體受熱膨脹而外泄；加快反應后瓶內(nèi)氣體的冷卻速度．
（4）可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水顯酸性，滴加幾滴紫色石蕊試液，會變紅．
故填：可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水，導致溶液顯酸性（或五氧化二磷與水反應生成酸）．
（5）①使用木炭，由于碳燃燒生成的是二氧化碳氣體，壓強變化不大，故不能測得氧氣的含量，故答案為：否；木炭燃燒生成二氧化碳是氣體，瓶內(nèi)的壓強沒有明顯的改變；
②進行此實驗時，必須保證裝置的氣密性良好，紅磷足量，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(shù)，故答案為：紅磷的量不足；裝置漏氣．

點評 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(xiàn)象以及導致實驗結(jié)果偏大或偏小的原因．