Question

某化學(xué)興趣小組想親身感受科學(xué)家的探究歷程，他們選擇了“空氣中氧氣含量的粗略測(cè)定”為探究?jī)?nèi)容．

（一）首先他們分組討論
（1）小雨小組認(rèn)為，選擇的藥品既要能消耗氧氣，又不能與空氣中的其他成分反應(yīng)，而且生成物為固體．他們應(yīng)該選擇

 

（填序號(hào)），為了充分消耗容器中的氧氣，藥品的用量應(yīng)保證

 

．
A．蠟燭   B．硫粉    C．紅磷    D．鎂粉
（2）小雨小組設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置為了確保實(shí)驗(yàn)的成功，首先應(yīng)保證該裝置

 

良好．
（3）小明同學(xué)平時(shí)善于動(dòng)腦筋，對(duì)實(shí)驗(yàn)又進(jìn)行了反思，提出了改進(jìn)方法，如圖2，（用放大鏡聚太陽(yáng)光使紅磷燃燒）你認(rèn)為改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是

 

．
（二）在充分討論的基礎(chǔ)上他們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)．
將導(dǎo)管上的彈簧夾夾緊，在燃燒匙中裝滿(mǎn)紅磷，把燃燒匙放在酒精燈火焰上，點(diǎn)燃紅磷后，迅速插入集氣瓶?jī)?nèi)，塞緊橡皮塞．小華觀察到紅磷在瓶?jī)?nèi)繼續(xù)燃燒，瓶?jī)?nèi)充滿(mǎn)白煙．待集氣瓶冷卻到室溫，瓶?jī)?nèi)白煙消失后，發(fā)現(xiàn)燃燒匙內(nèi)紅磷有剩余．把導(dǎo)管的另一端插入盛水的燒杯中，打開(kāi)彈簧夾，水進(jìn)入集氣瓶．
（1）寫(xiě)出紅磷燃燒的文字表達(dá)式

 

．
（2）水進(jìn)入集氣瓶的原因是

 

．
（3）燃燒后，廣口瓶?jī)?nèi)剩余的氣體主要是氮?dú)猓��?qǐng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)推測(cè)氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)

 

和化學(xué)性質(zhì)

 

．
（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，大家整理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

組	1	2	3	4	5	6	7	8
集氣瓶容積/mL	20	20	20	20	20	20	20	20
進(jìn)入水的體積/mL	4	3.5	4	4	4	4.5	4

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的交流，大多數(shù)組的同學(xué)都驗(yàn)證出氧氣約占空氣體積的

 

，只有第8組沒(méi)能得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，原因是他們用硫粉進(jìn)行試驗(yàn)．經(jīng)研究，同學(xué)們一致認(rèn)為如果事先在集氣瓶?jī)?nèi)注入少量的氫氧化鈉溶液來(lái)吸收

 

氣體，實(shí)驗(yàn)也能成功．
已知空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為21%，小蘭同學(xué)用如圖3所示的裝置進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)測(cè)得的氧氣體積分?jǐn)?shù)小于

1

5

，請(qǐng)你幫她分析造成這種結(jié)果的可能原因（至少答兩點(diǎn)）：
①

 

；②

 

．
該實(shí)驗(yàn)還說(shuō)明了氮?dú)饩哂械男再|(zhì)
①

 

；②

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：測(cè)定空氣里氧氣含量的探究,書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專(zhuān)題：科學(xué)探究

分析：只有熟悉用紅磷測(cè)定空氣組成的實(shí)驗(yàn)原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項(xiàng)，才能正確解答本題．本題是測(cè)定氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)時(shí)，要把空氣中的氧氣消耗掉，在本實(shí)驗(yàn)中用的是紅磷，裝置設(shè)計(jì)的也比較好，要使本實(shí)驗(yàn)成功，必須注意以下幾點(diǎn)：①裝置的氣密性好；②白磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數(shù)．最后得出氧氣約占空氣體積的

1

5

．還要注意紅磷在空氣中燃燒的現(xiàn)象：發(fā)黃光、放出熱量、冒出大量的白煙．還要注意描述氮?dú)獾男再|(zhì)．

解答：解：
（一）
（1）只有紅磷既能消耗氧氣，又不與空氣中的其他成分反應(yīng)，而且生成物為固體，故選C；為了充分消耗容器中的氧氣，應(yīng)保證紅磷足量．
（2）由于本實(shí)驗(yàn)涉及氣體的消耗和氣壓的變化，因此首先應(yīng)保證裝置的氣密性良好．
（3）通過(guò)凸透鏡聚光引燃紅磷，不需要打開(kāi)瓶塞，空氣出不來(lái)也進(jìn)不去，測(cè)量比較準(zhǔn)確．用酒精燈引燃紅磷，紅磷燃燒生成了五氧化二磷進(jìn)入空氣會(huì)污染空氣，由于磷燃燒放出大量的熱，打開(kāi)瓶塞時(shí)容易使空氣受熱而逸出．所以實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是：誤差少或無(wú)污染．
（二）
（1）紅磷燃燒是指磷和氧氣在點(diǎn)燃的條件下生成五氧化二磷，故答案為：磷+氧氣

點(diǎn)燃

五氧化二磷
（2）水進(jìn)入集氣瓶的原因是：磷燃燒消耗瓶?jī)?nèi)氧氣，內(nèi)外產(chǎn)生壓強(qiáng)差，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)小于大氣壓．故答案為：磷燃燒消耗瓶?jī)?nèi)氧氣，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)小于大氣壓
（3）廣口瓶?jī)?nèi)剩余的氣體主要是氮?dú)�，通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)得知：氮?dú)馐菬o(wú)色無(wú)味的氣體，難溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒等．故答案為：物理性質(zhì)：無(wú)色、無(wú)味，不易溶于水．化學(xué)性質(zhì)：氮?dú)獠恢С秩紵?br />（三）大多數(shù)組的同學(xué)都驗(yàn)證出氧氣約占空氣體積的

1

5

；
硫燃燒產(chǎn)生了二氧化硫，二氧化硫能與氫氧化鈉反應(yīng)而消耗掉．因此可用氫氧化鈉來(lái)吸收生成的二氧化硫．
由測(cè)定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程及注意事項(xiàng)可知，造成測(cè)得的氧氣體積分?jǐn)?shù)小于

1

5

結(jié)果的可能原因：①紅磷的量不足，瓶?jī)?nèi)氧氣沒(méi)有耗盡，②裝置漏氣（如塞子未塞緊、燃燒匙與橡皮塞之間有縫隙等），使外界空氣進(jìn)入瓶?jī)?nèi)，③未冷卻至室溫就打開(kāi)彈簧夾，使進(jìn)入瓶?jī)?nèi)的水的體積減少等；
實(shí)驗(yàn)中當(dāng)裝置內(nèi)進(jìn)入水以后，氮?dú)庖廊荒軌虼嬖谶@就說(shuō)明氮?dú)馐遣蝗苡谒�的也不和水反�?yīng)．另外在紅磷和氧氣反應(yīng)的過(guò)程中，氮?dú)鉀](méi)有被消耗，所以氮?dú)獠缓脱鯕�、紅磷反應(yīng)，氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑．
答案：
（一）（1）C；足量．（2）氣密性．（3）裝置嚴(yán)密，誤差小
（二）
（1）磷+氧氣

點(diǎn)燃

五氧化二磷  
（2）磷燃燒消耗瓶?jī)?nèi)氧氣，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)小于大氣壓
（3）無(wú)色、無(wú)味，不易溶于水   氮?dú)獠恢С秩紵?br />（三）

1

5

；二氧化硫．
①紅磷的量不足，②裝置漏氣；
①難溶于水，②化學(xué)性質(zhì)不活潑．

點(diǎn)評(píng)：本考點(diǎn)考查了用紅磷測(cè)定氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)和文字表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)，屬于實(shí)驗(yàn)方法和過(guò)程的探究．這類(lèi)探究實(shí)驗(yàn)要具體問(wèn)題具體分析，根據(jù)設(shè)計(jì)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(wèn)題．本考點(diǎn)主要出現(xiàn)在填空題和實(shí)驗(yàn)題中．