Question

4．小明用如圖A所示裝置測定空氣中氧氣的含量．

（1）實驗時，取下橡膠塞，點燃紅磷后迅速伸入集氣瓶中并旋緊橡膠塞，這時看到的現(xiàn)象是紅磷繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生（大量）白煙；該實驗中紅磷需稍過量，目的是充分反應(yīng)掉集氣瓶中的氧氣；該反應(yīng)的文字表達式為磷+氧氣 $\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷若將紅磷換成木炭粉，該實驗?zāi)芊癯晒Γ坎荒埽ㄌ睢澳堋被颉安荒堋保�．理由是碳與氧氣反應(yīng)，消耗氧氣，但同時又生成二氧化碳氣體，瓶中的壓強沒有減小
（2）小明又設(shè)計了如圖B所示的改進裝置，其優(yōu)點是操作簡單或?qū)嶒炚`差小或不污染空氣等（只需寫一點）．從理論上分析，玻璃管內(nèi)液面最終將上升至1處（填“1”、“2”、“3”、“4”），但實測結(jié)果液面往往偏低，其原因可能是
紅磷不足或未冷卻到室溫就觀察（只需寫一條）；
（3）他在一本參考書上發(fā)現(xiàn)，鎂居然能在氮氣中燃燒．于是他用鎂代替紅磷做起了這個實驗，實驗完畢，你認為進入集氣瓶中水的體積大于（填大于、小于或等于）總?cè)莘e的$\frac{1}{5}$．

Answer 1

分析 本題的關(guān)鍵是利用A中集氣瓶和B中玻璃管上的刻度來測定空氣中氧氣的含量，首先應(yīng)讓集氣瓶和玻璃管充滿空氣，再根據(jù)紅磷與氧氣反應(yīng)來觀察空氣體積的變化．同時運用了壓強的知識，內(nèi)部氣體減少，液體會在外界大氣壓的作用下沿導(dǎo)管進入瓶中或玻璃管中．
（1）該實驗是點燃紅磷后要迅速塞好瓶塞，易出現(xiàn)誤差，一定會出現(xiàn)紅磷在瓶外燃燒的過程．
（2）改進后的實驗避免了（1）中出現(xiàn)的問題，操作簡單，也不會出現(xiàn)紅磷在瓶外燃燒的過程．若出現(xiàn)液面偏低，應(yīng)是紅磷不足或是反應(yīng)后溫度過高，氣體受熱膨脹．
（3）鎂條既能與氧氣反應(yīng)又能與氮氣反應(yīng)，所以消耗的氣體比只有氧氣要多．

解答 解：（1）紅磷燃燒會生成五氧化二磷固體顆粒，所以觀察現(xiàn)象會看到白煙．該實驗中紅磷需稍過量，目的是充分反應(yīng)掉集氣瓶中的氧氣；該反應(yīng)的文字表達式為：；磷+氧氣 $\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；若將紅磷換成木炭粉，該實驗不能成功，理由是碳與氧氣反應(yīng)，消耗氧氣，但同時又生成二氧化碳氣體，瓶中的壓強沒有減小；
（2）改進的實驗可通過銅絲傳導(dǎo)熱量，使玻璃管中的銅絲和紅磷反應(yīng)，操作比（1）簡單；氧氣占空氣體積的五分之一，所以從理論上液面會上升到刻度1處；若液面偏低，可能是紅磷太少或是由于反應(yīng)放熱，導(dǎo)致溫度過高，氣體膨脹．
（3）由于鎂條即能與氧氣反應(yīng)又能與氮氣反應(yīng)，因此消耗的氣體體積應(yīng)大于五分之一．
故答案為：
（1）紅磷繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生（大量）白煙；充分反應(yīng)掉集氣瓶中的氧氣；磷+氧氣 $\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；不能；碳與氧氣反應(yīng)，消耗氧氣，但同時又生成二氧化碳氣體，瓶中的壓強沒有減小
（2）操作簡單或?qū)嶒炚`差小或不污染空氣等；1；紅磷不足或未冷卻到室溫就觀察；
（3）大于．

點評 本題對照原來的裝置，通過改進的裝置對空氣中氧氣含量的測定進行了考查，較新穎．