Question

8．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，同時(shí)釋放出大量的熱，待裝置冷卻到室溫后，打開(kāi)止水夾看到水倒流入容器約容器容積的$\frac{1}{5}$，該反應(yīng)的化學(xué)符號(hào)表達(dá)式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）該實(shí)驗(yàn)中紅磷需要稍過(guò)量，目的是將氧氣耗盡甲同學(xué)認(rèn)為可用木炭代替 紅磷測(cè)定空氣中氧氣的含量，乙同學(xué) 認(rèn)為不可以，其原因是：木炭燃燒生成氣體二氧化碳和一氧化碳，不引起裝置內(nèi)壓強(qiáng)的改變，水不會(huì)倒流進(jìn)入瓶?jī)?nèi)．乙同學(xué)用圖1實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定的結(jié)果是：空氣中氧氣含量與正常值有較明顯的偏差，其原因可能是（答出一種即可）：裝置漏氣．
（3）丙同學(xué)用鎂條代替紅磷來(lái)測(cè)定空氣中氧氣的含量．結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)倒吸的水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)集氣瓶的$\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)不易溶于水 ②化學(xué)性質(zhì)不能燃燒，也不能支持燃燒．
（7）實(shí)驗(yàn)完畢，若進(jìn)入集氣瓶中水的體積不到總?cè)莘e的1/5，你認(rèn)為導(dǎo)致這一結(jié)果的原因可能是裝置漏氣；紅磷的量不足；未冷卻至室溫就打開(kāi)彈簧夾   等．

Answer 1

分析 本題考查的內(nèi)容有常規(guī)性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述和文字表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)，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）紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，同時(shí)釋放出大量的熱，燃燒消耗氧氣，使裝置內(nèi)的氣壓變小，因此待裝置冷卻到室溫打開(kāi)止水夾，水倒流至瓶中約1/5 處；反應(yīng)的化學(xué)表達(dá)式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅
（2）該實(shí)驗(yàn)中紅磷需要稍過(guò)量，目的是將氧氣耗盡；木炭燃燒產(chǎn)生CO₂是氣體，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)不變，水不會(huì)倒流，所以用木炭代替紅磷是不會(huì)得到對(duì)應(yīng)的結(jié)果的；若紅磷不足（未冷卻到室溫讀數(shù)，裝置漏氣）等都會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏��；
（3）鎂條不僅僅能夠與氧氣反應(yīng)，而且還能和氮?dú)夥磻?yīng)，這樣就造成進(jìn)入液體的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)1/5 （分析時(shí)一定要注意對(duì)反應(yīng)條件中氣密性等已經(jīng)說(shuō)明的良好，否則很容易就理解為氣密性或者藥品的量等原因）．；
（4）為了保證結(jié)果的精確，加入的物質(zhì)需要滿足能夠消耗了密閉容器內(nèi)的氧氣，而不產(chǎn)生新的氣體等；
（5）根據(jù)操作及實(shí)驗(yàn)?zāi)康目梢源_定實(shí)驗(yàn)順序?yàn)椋孩蹖⑸倭考t磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖2中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管；①點(diǎn)燃酒精燈；②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開(kāi)彈簧夾；④讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)；對(duì)應(yīng)用注射器進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，相對(duì)先前的實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)更容易獲取，因?yàn)樽⑸淦饔芯�確的刻度．計(jì)算部分要注意反應(yīng)消耗掉的是試管內(nèi)的氧氣，不包含注射器內(nèi)的部分，所以消耗氧氣是45的1/5，即9mL，所以注射器活塞應(yīng)該向左滑動(dòng)到“1”；
（6）反應(yīng)后剩余的作用氣體是氮?dú)猓�說(shuō)明氮?dú)獠荒苋紵�，也不能支持燃燒這是化學(xué)性質(zhì)，氮?dú)獠灰兹苡谒�，這是物理性質(zhì)．
（7）由分析可知，造成測(cè)得的氧氣體積分?jǐn)?shù)小于1/5結(jié)果的可能原因：①紅磷的量不足； ②裝置漏氣（如塞子未塞緊、燃燒匙與橡皮塞之間有縫隙等），使外界空氣進(jìn)入瓶?jī)?nèi)； ③未冷卻至室溫就打開(kāi)彈簧夾，使進(jìn)入瓶?jī)?nèi)的水的體積減少．
故答案為：
（1）紅磷燃燒放出大量白煙，同時(shí)釋放出大量的熱；水倒流入容器約容器容積的$\frac{1}{5}$；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）將氧氣耗盡；木炭燃燒生成氣體二氧化碳和一氧化碳，不引起裝置內(nèi)壓強(qiáng)的改變，水不會(huì)倒流進(jìn)入瓶?jī)?nèi)；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）不易溶于水；不能燃燒，也不能支持燃燒；
（7）裝置漏氣；紅磷的量不足；未冷卻至室溫就打開(kāi)彈簧夾．

點(diǎn)評(píng) 空氣是人類(lèi)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(cè)定，要注意測(cè)定原理、實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵、現(xiàn)象和結(jié)論、裝置的評(píng)價(jià)和改進(jìn)等內(nèi)容的考查．