Question

興趣小組測定空氣中氧氣的含量探究
（一）可燃物的選擇探究
【查閱資料】常溫常壓下，100g水可溶解0.13gCO₂；燒堿溶液可以吸收大量的CO₂．
【提出問題】氧氣約占空氣體積的多少？
【猜想假設(shè)】若各裝置都能將集氣瓶中的氧氣耗盡、木炭燃燒都轉(zhuǎn)化成CO₂、燒杯中液體都足量，忽略導(dǎo)管中的空氣和進入導(dǎo)管中的液體對測量的影響，則集氣瓶中吸入液體體積應(yīng)該約占集氣瓶容積的

 

．
【實驗探究】

方案	甲	乙	丙
裝置
操作	①關(guān)閉彈簧夾；
	②將足量紅磷點燃；	②將足量木炭點燃；	②將足量木炭點燃；
	③立即伸入集氣瓶并塞緊膠塞；④充分反應(yīng)，待集氣瓶氣溫冷卻至室溫后打開 彈簧夾；記錄集氣瓶吸入液體約占集氣瓶容積幾分之幾．
記錄	約 1 5	遠小于 1 5	約 1 5
結(jié)論	氧氣約占 1 5	空氣中氧氣體積含量遠小于 1 5	氧氣約占 1 5

【反思交流】
（1）正式開始實驗前，要先檢查

 

．
（2）實驗中，甲方案中紅磷燃燒的現(xiàn)象

 

，寫出紅磷燃燒的文字表達式

 

．
（3）乙方案所測數(shù)據(jù)遠小于

1

5

的主要原因是

 

．
（二）實驗裝置的改進
小組同學(xué)選用了40mL的試管作反應(yīng)容器（如圖1）和量程體積足夠大且潤滑效果很好的針筒注射器，將足量的白磷（其化學(xué)性質(zhì)與紅磷相似，40℃時就可以燃燒）放入試管后，用橡皮塞塞緊試管，并夾緊彈簧夾．用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束后，等到試管冷卻后松開彈簧夾，觀察現(xiàn)象．
（4）實驗后，可以觀察到針筒活塞會從原來的20mL刻度處慢慢向左移到約

 

處．
A．4mL刻度       B．8mL刻度      C． 12mL刻度      D． 16mL刻度
（5）此方案與甲方案相比，優(yōu)點是

 

（任寫一點）
（三）實驗方案的創(chuàng)新
興趣小組選用暖寶寶中的發(fā)熱劑（主要成分是鐵粉、木炭粉、水和食鹽）代替磷，設(shè)計了如圖2所示裝置（該裝置氣密性良好）
（6）此實驗的原理是利用鐵粉

 

，從而使瓶內(nèi)的壓強減小．
（7）暖寶寶中食鹽的作用

 

．
（8）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算，測出氧氣的體積分數(shù)約是

 

，可能原因是a

 

，b

 

．

Answer 1

考點：測定空氣里氧氣含量的探究,金屬銹蝕的條件及其防護,書寫化學(xué)方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：本題是測定空氣中氧氣的含量，我們常用燃燒紅磷或白磷的方法，因為磷燃燒生成白色固體五氧化二磷，幾乎不占空間，使得內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差，從而得到正確的結(jié)論．因此在選擇可燃物時，必須考慮到：燃燒的條件；生成物的狀態(tài)；不與空氣中其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)．保證本實驗成功的關(guān)鍵是：①裝置氣密性好；②紅磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數(shù)；暖寶寶暖寶寶中的鐵粉與水和空氣中氧氣發(fā)生了緩慢氧化，進而放出熱量；物質(zhì)緩慢氧化會放出熱量，氯化鈉的作用是加速鐵粉氧化，更快地放出熱量．據(jù)此分析解答有關(guān)的問題．

解答：解：（一）【猜想假設(shè)】由空氣中氧氣的含量可知，若各裝置都能將集氣瓶中的氧氣耗盡、木炭燃燒都轉(zhuǎn)化成CO₂、燒杯中液體都足量，忽略導(dǎo)管中的空氣和進入導(dǎo)管中的液體對測量的影響，則集氣瓶中吸入液體體積應(yīng)該約占集氣瓶容積的

1

5

；
【反思交流】（1）正式開始實驗前，要先檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣；
（2）紅磷燃燒的現(xiàn)象是發(fā)出黃光，冒出濃濃的白煙；反應(yīng)的文字表達式為：磷+氧氣

點燃

五氧化二磷；
（3）乙方案所測數(shù)據(jù)遠小于

1

5

的主要原因是：木炭在氧氣中燃燒生成二氧化碳，二氧化碳氣體在水中的溶解度不大；
故答案為：【猜想與假設(shè)】

1

5

；
【反思交流】（1裝置的氣密性；（2）發(fā)出黃光，冒出濃濃的白煙；磷+氧氣

點燃

五氧化二磷；（3）木炭在氧氣中燃燒生成二氧化碳，二氧化碳氣體在水中的溶解度不大；
（二）（4）由于空氣中氧氣約占空氣體積的

1

5

，所以試管內(nèi)密封的40mL的空氣中氧氣約占8mL．所以，實驗后，可以觀察到針筒活塞會從原來的20mL刻度處慢慢向左移到約12mL處，內(nèi)外壓強相等；
（5）圖1的設(shè)計操作與甲裝置比較，它可以防止磷燃燒產(chǎn)生的白煙散逸到空氣中，再就是裝置的刻度更清楚，讀數(shù)更準確；
故答案為：（4）C；（5）實驗在密閉體系中進行，減少了空氣污染，讀數(shù)更準確；
（三）（6）暖寶寶暖寶寶中的鐵粉與水和空氣中氧氣發(fā)生了緩慢氧化，從而使瓶內(nèi)的壓強減��；
（7）物質(zhì)緩慢氧化會放出熱量，氯化鈉的作用是加速鐵粉氧化，更快地放出熱量；
（8）集氣瓶內(nèi)空氣的體積是300mL，進入水的體積是55mL，即氧氣的體積是55mL，因此氧氣的體積分數(shù)=

55mL

300mL

×100%=18.3%，
在測定過程中，對測定結(jié)果帶來誤差的因素可能有：裝置氣密性差、鐵粉偏少等．
故答案為：（6）生銹能消耗氧氣；（7）加速鐵粉氧化，更快地放出熱量；（8）18.3%；裝置漏氣、鐵粉量不足等．

點評：本題主要考查實驗測定空氣中氧氣含量的原理及可能造成實驗失敗的原因的分析，理解實驗的原理是解答本題的關(guān)鍵，增加了學(xué)生分析問題的思維跨度，強調(diào)了學(xué)生整合知識的能力．