Question

1．某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)了“空氣中氧氣含量測(cè)定”實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了教材中的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．
【查閱資料】：
①白磷和紅磷組成元素相同．白磷燃燒所需的最低溫度是40℃，而紅磷需要240℃．
②紫色石蕊溶液是一種酸堿指示劑，酸性物質(zhì)的溶液能使紫色石蕊溶液變紅．
【實(shí)驗(yàn)步驟】：
①如圖所示連接儀器，檢查裝置的氣密性良好．
②在集氣瓶里裝入適量a體積的水，燃燒匙里放一塊白磷，在酒精燈上把玻璃棒下端加熱后，立刻將集氣瓶上的三孔膠塞塞緊．
③迅速將預(yù)熱過的玻璃棒按下與白磷接觸．觀察到白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙．
④待白磷燃燒完畢，將集氣瓶稍加振蕩，白煙消失．
⑤待集氣瓶完全冷卻至室溫，打開止水夾，量出集氣瓶中水的體積為b，整個(gè)集氣瓶的體積為c．
⑥根據(jù)a、b、c三個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)．
根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)信息，回答下列有關(guān)問題：
（1）為了充分消耗容器中的氧氣，藥品中白磷的用量應(yīng)保證先下降后上升．
（2）若實(shí)驗(yàn)非常成功，請(qǐng)寫出a、b、c三個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的一個(gè)等式關(guān)系c+4a=5b或[b-a=$\frac{1}{5}$（c-a）]．
（3）小組成員小張對(duì)“實(shí)驗(yàn)前向集氣瓶?jī)?nèi)裝入適量a體積的水”不理解．咨詢組長(zhǎng)小明后，他終于明白加入水的作用，其一是防止瓶?jī)?nèi)氣體受熱膨脹而外泄；其二是加快反應(yīng)后瓶?jī)?nèi)氣體的冷卻速度．
（4）小組成員小紅無意間發(fā)現(xiàn)，向b體積水中滴加幾滴紫色石蕊溶液，溶液會(huì)變成紅色．請(qǐng)你對(duì)“變紅”現(xiàn)象的原因提出大膽地猜想可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水，導(dǎo)致溶液顯酸性（或五氧化二磷與水反應(yīng)生成酸）．
（5）①燃燒匙中所盛物質(zhì)能否用木炭來替代否，理由是木炭燃燒生成二氧化碳是氣體，瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)沒有明顯的改變．
②某位同學(xué)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)測(cè)定的氧氣含量低于21%的體積數(shù)，實(shí)驗(yàn)中可能存在的原因（紅磷的量已經(jīng)足量）：紅磷的量不足．裝置漏氣．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)白磷燃燒時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體體積的變化情況進(jìn)行解釋；
（2）根據(jù)氧氣約占空氣體積的五分之一，結(jié)合圖中的體積關(guān)系分析解答即可；
（3）圍繞“白磷燃燒時(shí)集氣瓶?jī)?nèi)壓力增大過度，會(huì)使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出”這一因素進(jìn)行分析；
（4）從使石蕊試液變紅色的溶液顯酸性的知識(shí)進(jìn)行猜想；
（5）進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須保證裝置的氣密性良好，紅磷足量，瓶子冷卻后再打開彈簧夾，否則會(huì)導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確．

解答 解：（1）白磷燃燒時(shí)會(huì)放出大量的熱，集氣瓶?jī)?nèi)空氣受熱體積膨脹，氣壓增大，使集氣瓶?jī)?nèi)的水沿玻璃管流入燒杯內(nèi)；燃燒停止后，溫度下降，瓶?jī)?nèi)氣壓減小，燒杯中的水就會(huì)沿著玻璃管再流入集氣瓶?jī)?nèi)；故填：先下降后上升．
（2）由于氧氣約占空氣體積的五分之一，若實(shí)驗(yàn)成功，a、b、c三個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的一個(gè)等式關(guān)系是：（b-a）=（c-a）×$\frac{1}{5}$；即c+4a=5b；故填：c+4a=5b或[b-a=$\frac{1}{5}$（c-a）]．
（3）集氣瓶?jī)?nèi)預(yù)先裝入適量的水，使白磷燃燒時(shí)集氣瓶?jī)?nèi)氣壓不會(huì)過度增大，不至于使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出．
故填：防止瓶?jī)?nèi)氣體受熱膨脹而外泄；加快反應(yīng)后瓶?jī)?nèi)氣體的冷卻速度．
（4）可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水顯酸性，滴加幾滴紫色石蕊試液，會(huì)變紅．
故填：可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水，導(dǎo)致溶液顯酸性（或五氧化二磷與水反應(yīng)生成酸）．
（5）①使用木炭，由于碳燃燒生成的是二氧化碳?xì)怏w，壓強(qiáng)變化不大，故不能測(cè)得氧氣的含量，故答案為：否；木炭燃燒生成二氧化碳是氣體，瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)沒有明顯的改變；
②進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須保證裝置的氣密性良好，紅磷足量，瓶子冷卻后再打開彈簧夾，否則會(huì)導(dǎo)致測(cè)定的氧氣含量低于21%的體積數(shù)，故答案為：紅磷的量不足；裝置漏氣．

點(diǎn)評(píng) 空氣中氧氣含量的測(cè)定也是中考考查的一個(gè)熱點(diǎn)，重點(diǎn)考查實(shí)驗(yàn)過程中看到的現(xiàn)象以及導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大或偏小的原因．