Question

13．如圖1是“空氣中氧氣體積分數(shù)測定”實驗的改進裝置．主要操作是：在實際容積為150mL的集氣瓶里，先裝進50mL的水，再按圖連好儀器，按下熱的玻璃棒，白磷立即被點燃．

（1）白磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內(nèi)水面的變化情況是先下降后上升；集氣瓶里預先裝進的50mL水，在實驗過程中起到哪些作用？abc（填寫序號字母）
a．加快集氣瓶冷卻   b．液封導氣管末端以防氣體逸出    c．緩沖集氣瓶內(nèi)氣壓的驟然升高
（2）反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（3）結(jié)論：氧氣約占空氣體積20%．
小華同學打算改進設計實驗方案，如圖2所示，在一個隔熱效果良好的容器上方安裝一個可自由上下移動的活塞（活塞質(zhì)量忽略不計，起始位置在5刻度處）．加熱容器，使容器溫度達到80℃（已知白磷燃燒所需的最低溫度為40℃）．請回答：
（4）實驗過程中，可以觀察到：白磷能夠燃燒起來，產(chǎn)生大量熱，活塞先向上移動，再向下移動，最后停在刻度4處．
（5）有位同學用木炭取代白磷來進行實驗，結(jié)果實驗失敗，請你分析實驗失敗的原因是木炭燃燒生成二氧化碳氣體，容器內(nèi)氣體壓強基本不變．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)白磷在空氣中燃燒時，能夠放出大量的熱，產(chǎn)生大量白煙，生成五氧化二磷；根據(jù)水的作用分析解答；
（2）根據(jù)白磷燃燒生成五氧化二磷解答；
（3）先根據(jù)所選藥品分析利用白磷燃燒消耗氧氣，裝置內(nèi)氣壓減小小于外界大氣壓，活塞向下移動，再觀察活塞最終到達的位置確定氧氣的含量．
（4）根據(jù)木炭燃燒產(chǎn)生二氧化碳氣體，反應前后氣體壓強基本不變解答．

解答 解：（1）白磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，燃燒時放出大量的熱，集氣瓶中的壓強增大，導致集氣瓶中的水被壓入導管，冷卻過程中，集氣瓶中的壓強減小，導管中的水進入集氣瓶，故瓶內(nèi)水面的變化是先下降后上升；
在集氣瓶里預先裝進的50mL水，在實驗過程中可以加快集氣瓶冷卻、液封導氣管末端以防氣體逸出并且能夠緩沖集氣瓶內(nèi)氣壓的驟然升高，故正確的是abc．
故填：先下降后上升；abc；
（2）白磷燃燒生成五氧化二磷，反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．故填：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（3）白磷燃燒產(chǎn)生白煙，放出大量的熱，開始氣體受熱膨脹冷卻后因消耗氧氣（氧氣約占空氣總體積的五分之一），裝置內(nèi)壓強減��；故活塞先向上移動，再向下移動，最后停在刻度4處．可得到結(jié)論氧氣約占空氣總體積的五分之一；故填：熱；先向上移動，再向下移動；4；
（4）木炭燃燒產(chǎn)生二氧化碳氣體，反應前后氣體壓強基本不變，最后看不到活塞移動，故填：木炭燃燒生成二氧化碳氣體，容器內(nèi)氣體壓強基本不變．

點評 本題采用新穎的實驗裝置測空氣中氧氣的含量并對實驗進行分析，綜合性強，針對性強，有利于活躍學生的思維和培養(yǎng)學生的探究興趣．實驗現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學會設計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實質(zhì)奠定基礎．