Question

18．某同學設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖1．該同學的實驗步驟如下：

①將圖中的集氣瓶容積分為5等份，并作好標記．
②在酒精燈上點燃紅磷，并立即伸入集氣瓶內，塞緊橡皮塞．
③充分反應后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開彈簧夾．
請回答下列問題：
（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是耗盡集氣瓶中的氧氣．
（2）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是紅燃燃燒放出大量白煙、放熱，
由步驟③中打開彈簧夾后觀察到的現(xiàn)象可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為$\frac{1}{5}$．
（3）實驗中若所測氧氣含量偏小，可能的原因是裝置氣密性不好（合理答案即可）（答一條即可）
（4）某課外活動小組在學習了書本“空氣中氧氣的含量的測定”實驗后，知道五氧化二磷不能隨便排放到空氣中，否則會對空氣造成污染，所以對該實驗進行了改進：在由兩個注射器組成的密閉系統(tǒng)內共有50mL空氣，如圖．然后給裝有紅磷的玻璃管加熱．同時緩慢交替推動兩個注射器的活塞，至玻璃管內的紅磷變成白煙，且較長時間內無進一步變化時停止．停止加熱后，待冷卻至室溫將氣體全部推至一個注射器內．
請根據你對上述實驗的理解，回答下列問題：
①實驗結束后，注射器內的氣體體積理論上應該減少約10mL．
②在實驗的加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器活塞的目的是使紅磷與氧氣充分反應．寫出反應的文字表達式紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．

Answer 1

分析 （1）運用燃燒法測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，需將氧氣全部消耗掉該實驗中紅磷需稍過量，目的是為了耗盡集氣瓶中的氧氣；
（2）根據紅磷燃燒的現(xiàn)象及紅磷與氧氣反應會導致集氣瓶內壓強減小，水被壓入集氣瓶，據實驗現(xiàn)象可得出結論；
（3）實驗完畢，若所測氧氣含量偏小，導致這一結果的原因可能是：裝置氣密性不好；紅磷不足；沒有冷卻至室溫就打開止水夾；
（4）①由于空氣中氧氣體積分數(shù)約占五分之一，50 mL空氣中，氧氣約為10 mL進行分析；
②在實驗加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器的目的是使紅磷和氧氣充分反應；紅磷燃燒生成五氧化二磷，寫出文字表達式．

解答 解：（1）測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，需將氧氣全部消耗掉該實驗中紅磷需稍過量，目的是為了耗盡集氣瓶中的氧氣；
（2）紅磷燃燒的現(xiàn)象是：紅磷燃燒，產生了大量的白煙，放熱；由于紅磷與氧氣反應，產生了大量的白煙，生成了五氧化二磷固體，所以會導致集氣瓶內壓強減小，水被壓入集氣瓶，據實驗現(xiàn)象可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為1/5；
（3）實驗完畢，若所測氧氣含量偏小，導致這一結果的原因可能是：裝置氣密性不好；紅磷不足；沒有冷卻至室溫就打開止水夾；
（4）①由于空氣中氧氣體積分數(shù)約占五分之一，50 mL空氣中，氧氣約為10 mL，所以注射器內氣體體積減少約10 mL；
②在實驗加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器的目的是使紅磷和氧氣充分反應；紅磷燃燒生成五氧化二磷；
故答案為：
（1）耗盡集氣瓶中的氧氣；
（2）紅燃燃燒放出大量白煙、放熱；$\frac{1}{5}$；
（3）裝置氣密性不好（合理答案即可）；
（4）①10；②使紅磷與氧氣充分反應；紅磷+氧氣 $\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．

點評 本題主要考查用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現(xiàn)象、結論和注意事項，難度不大，能夠考查學生分析問題能力．