Question

為“空氣中氧氣的含量測定”實驗探究中，小華同學(xué)打算設(shè)計如下方案：選用實際容積為40mL的試管作為反應(yīng)容器，將過量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管，通過導(dǎo)管與實際容積為60mL且潤滑性很好的針筒注射器組成如下圖的實驗裝置．假設(shè)此實驗?zāi)軌虬凑招∪A的設(shè)想正常進行，白磷所占體積與導(dǎo)管內(nèi)的氣體體積忽略不計，且兩個容器間的導(dǎo)管足夠粗，保持空氣正常流動．請回答下列問題：
（1）實驗前，打開彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明；

 

（2）若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾．可觀察到的現(xiàn)象為：

 

寫出有關(guān)反應(yīng)方程式

 

由此得出的結(jié)論是

 

此試驗裝置設(shè)計的優(yōu)點（答出一點即可）

 

（3）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應(yīng)直至燃燒結(jié)束，試管冷卻．可觀察到的現(xiàn)象為：

 

（4）實驗后的思考：
①若將實驗裝置中的白磷換成木炭粉，是否可行？并說明理由．

 

②為了避免酒精燈加熱造成的安全問題，提出你的改進方法（答出一點即可）

 

．

Answer 1

考點：測定空氣里氧氣含量的探究,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：（1）凡是有氣體參加或產(chǎn)生的實驗，實驗前一定要檢查裝置的氣密性，以防裝置漏氣影響實驗結(jié)果；
（2）白磷燃燒生成五氧化二磷，氧氣約占空氣總體積的五分之一；
（3）根據(jù)實驗設(shè)計可以判斷注射器活塞前沿運動情況；
（4）
①根據(jù)碳燃燒后的生成物是氣體二氧化碳，生成二氧化碳的體積與消耗氧氣的體積相當，瓶內(nèi)壓強變化不大解答；
②如果操作不當，或設(shè)計不合理，會影響實驗結(jié)果，甚至?xí)��?dǎo)致實驗失敗．

解答：解：
（1）實驗前，打開彈簧夾，將注射器的活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明裝置不漏氣．
故填：裝置不漏氣．
（2）40mL空氣中含有8mL氧氣，燃燒結(jié)束，氧氣被完全消耗，等到試管冷卻后再松開彈簧夾．可觀察到活塞前沿運動至12刻度處；白磷燃燒的化學(xué)方程式為：4P+5O₂

點燃  .

2P₂O₅．由此得出的結(jié)論是氧氣約占空氣體積的

1

5

，此試驗裝置設(shè)計的優(yōu)點，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)更容易；
（3）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應(yīng)直至燃燒結(jié)束，消耗氧氣的體積為：（40mL+20mL）×

1

5

=12mL，試管冷卻，可觀察到活塞前沿運動至8刻度處．
（4）
①碳燃燒后的生成物是氣體二氧化碳，生成二氧化碳的體積與消耗氧氣的體積相當，瓶內(nèi)壓強變化不大解答；
②為防止白磷燃燒時放出大量的熱，導(dǎo)致試管中的氣體急劇膨脹，可能導(dǎo)致橡皮塞飛出，發(fā)生安全事故．可以在試管處扎氣球
答案：
（1）裝置的氣密性好；
（2）白磷燃燒，活塞向左移，最終停在約12mL刻度處；4P+5O₂

點燃  .

2P₂O₅ 氧氣約占空氣體積的

1

5

；可以防止磷燃燒產(chǎn)生的白煙散逸到空氣中；
（3）白磷燃燒，活塞先向右移動，后又向左移，最終停在約8mL的刻度線處；
（4）①否，碳燃燒后的生成物是氣體二氧化碳，生成二氧化碳的體積與消耗氧氣的體積相當，瓶內(nèi)壓強變化不大．
②可以在試管處扎氣球

點評：本考點是用紅磷測定氧氣在空氣中的體積分數(shù)，屬于實驗方法和過程的探究．這類探究實驗要具體問題具體分析，根據(jù)設(shè)計的步驟中不同的現(xiàn)象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．本考點主要出現(xiàn)在填空題和實驗題中．合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．