Question

9．（一）某班同學用圖甲裝置測定空氣里氧氣的含量．
（1）先用彈簧夾夾住乳膠管．點燃紅磷，伸入瓶中并塞上瓶塞．能看到的現(xiàn)象是紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，該反應的文字表達式是磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（2）待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察廣口瓶內(nèi)水面變化情況．實驗完畢，甲同學的廣口瓶內(nèi)水面上升明顯小于瓶內(nèi)空氣體積的$\frac{1}{5}$，乙同學的廣口瓶內(nèi)水面上升明顯大于瓶內(nèi)空氣體積的$\frac{1}{5}$．下列對這兩種現(xiàn)象解釋合理的是D
①甲同學可能使用紅磷的量不足，瓶內(nèi)氧氣沒有消耗完
②甲同學可能未塞緊瓶塞，紅磷熄滅冷卻時外界空氣進入瓶內(nèi)
③乙同學可能沒夾緊彈簧夾，紅磷燃燒時瓶內(nèi)部分空氣受熱從導管逸出
④乙同學可能插入燃燒匙太慢，塞緊瓶塞之前，瓶內(nèi)部分空氣受熱逸出
A．只有①③B．只有②④
C．只有①②③D．①②③④
（3）若將紅磷換成木炭，該實驗能否獲得成功否（填“能”或“否”）？理由是木炭燃燒生成二氧化碳，二氧化碳是氣體，使得內(nèi)外壓強差變化不大．

（二）丙同學對上述實驗進行了大膽改進，設計圖乙（選用30mL的試管作反應容器）實驗方案進行，收到了良好的效果．
（4）該實驗的操作步驟如下：
①冷卻后打開彈簧夾讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)；②點燃酒精燈；
③撤去酒精燈；④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，并按圖中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾夾緊橡皮管．
你認為正確的實驗操作順序是④②③①（填序號）
（5）圖乙實驗中，冷卻后打開彈簧夾注射器活塞將從10mL刻度處慢慢左移到約4mL刻度處才停止．
（6）對照圖甲實驗，你認為圖乙實驗的優(yōu)點是實驗更準確（回答一點即可）．

Answer 1

分析 （一）（1）考慮紅磷能夠在空氣中燃燒生成五氧化二磷；
（2）根據(jù)紅磷測定空氣里氧氣含量的實驗原理、操作步驟、注意事項進行分析可以知道：造成測得氧氣的體積分數(shù)小于五分之一的因素可以從以下四個方面考慮：（1）裝置是否漏氣；（2）紅磷的用量是否充足；（3）瓶內(nèi)的氧氣是否耗盡；（4）裝置是否冷卻到室溫；而造成測得氧氣的體積分數(shù)大于五分之一的因素可以從以下兩各方面考慮：（1）止水夾有沒有夾緊；（2）燃燒匙伸入是否過慢等，可以根據(jù)這幾個方面來分析并解答該題．
（3）考慮碳燃燒生成二氧化碳氣體．
（二）只有熟悉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，才能正確解答本題．

解答 解：
（一）（1）先用彈簧夾夾住乳膠管．點燃紅磷，伸入瓶中并塞上瓶塞．能看到的現(xiàn)象是紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，該反應的文字表達式是磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（2）待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察廣口瓶內(nèi)水面變化情況．實驗完畢，甲同學的廣口瓶內(nèi)水面上升明顯小于瓶內(nèi)空氣體積的$\frac{1}{5}$，乙同學的廣口瓶內(nèi)水面上升明顯大于瓶內(nèi)空氣體積的$\frac{1}{5}$．下列對這兩種現(xiàn)象解釋合理的是：①甲同學可能使用紅磷的量不足，瓶內(nèi)氧氣沒有消耗完；②甲同學可能未塞緊瓶塞，紅磷熄滅冷卻時外界空氣進入瓶內(nèi)；③乙同學可能沒夾緊彈簧夾，紅磷燃燒時瓶內(nèi)部分空氣受熱從導管逸出；④乙同學可能插入燃燒匙太慢，塞緊瓶塞之前，瓶內(nèi)部分空氣受熱逸出．
故選D．
（3）不能用炭粉代替紅磷，這是因為炭粉燃燒生成二氧化碳氣體，會導致水無法進入集氣瓶，從而導致無法測定空氣中氧氣的含量．
（二）
（2）圖Ⅱ實驗正確的實驗操作順序是：④②③①．
（3）因為選用30mL的試管作反應容器，而氧氣的體積約為空氣體積的$\frac{1}{5}$，故圖乙實驗中，冷卻后打開彈簧夾注射器活塞將從10mL刻度處慢慢左移到約4ml刻度處才停止．
（4）對照圖甲實驗，圖乙實驗具有以下優(yōu)點：減少實驗誤差，節(jié)省燃料，不污染環(huán)境，便于讀數(shù)．
故答案為：
（1）紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）D；
（3）否；木炭燃燒生成二氧化碳，二氧化碳是氣體，使得內(nèi)外壓強差變化不大；
（4）④②③①；
（5）4；
（6）實驗更準確．

點評 此題是關于對空氣中氧氣含量的實驗考查，解題的關鍵是了解空氣中氧氣的含量以及相關的實驗要求，屬于開放型實驗分析題．