Question

9．某科學(xué)興趣小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了空氣中氧氣含量的測定的基礎(chǔ)上，改進了教材中的實驗，設(shè)計出了如圖所示的實驗裝置．實驗步驟如下：
①連接儀器，檢查裝置氣密性，發(fā)現(xiàn)裝置氣密性良好．
②在集氣瓶里裝進適量a體積的水，燃燒匙里放一塊，足量的白磷，并在酒精燈上把玻璃棒下端加熱，按圖示把集氣瓶中的空氣密封起來，把集氣瓶內(nèi)的長導(dǎo)管已伸到了瓶底，長導(dǎo)管的另一端放入盛有足量水的燒杯中．
③把預(yù)先加熱過的玻璃棒按下與白磷接觸，觀察到白磷立即著火燃燒產(chǎn)生大量白煙，同時放熱．
④待白磷燃燒熄滅后，稍加振蕩，白煙消失．
⑤待集氣瓶完全冷卻至室溫，測出集氣瓶中水的體積是b，整個集氣瓶的體積是c．
⑥根據(jù)a、b、c三個數(shù)據(jù)，計算出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)（燃燒匙、白磷、玻璃棒玻璃管體積忽略不計）．
根據(jù)以上信息，回答下列問題：
（1）寫出白磷燃燒的文字表達式磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷，燃燒匙內(nèi)放入足量白磷的原因是為了消耗掉氧氣．
（2）在白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內(nèi)水面的變化情況是先下降后上升．
（3）若實驗成功，請寫出a、b、c三個數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的一個等式關(guān)系c+4a=5b或[b-a=$\frac{1}{5}$（c-a）]．
（4）小組成員小冰對實驗前“集氣瓶里要裝進適量a體積的水”非常不理解，咨詢老師之后，他終于明白“a體積的水”的作用，它除了吸收生成的“白煙”外，還有加快反應(yīng)后瓶內(nèi)氣體的冷卻速度的作用（寫出一點即可）．
（5）小組成員小宇無意間發(fā)現(xiàn)步驟⑤集氣瓶內(nèi)的水中滴加幾滴石蕊試液，會變紅．這一現(xiàn)象使組內(nèi)成員積極地開展討論，小玉認為是由于二氧化碳溶于水，使溶液顯酸性，但小張馬上反對：空氣中二氧化碳的含量很少，而實驗中又沒有產(chǎn)生二氧化碳．請根據(jù)正確的觀點，對變紅現(xiàn)象提出的合理猜想：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）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)白磷燃燒生成五氧化二磷解答；
（2）根據(jù)白磷燃燒時瓶內(nèi)氣體體積的變化情況進行解釋；
（3）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；
（4）圍繞“白磷燃燒時集氣瓶內(nèi)壓力增大過度，會使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出”這一因素進行分析；
（5）從使石蕊試液變紅色的溶液顯酸性的知識進行猜想．

解答 解：（1）白磷燃燒生成五氧化二磷，燃燒的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；燃燒匙內(nèi)放入足量白磷的原因是為了消耗掉氧氣；
（2）白磷燃燒時會放出大量的熱，集氣瓶內(nèi)空氣受熱體積膨脹，氣壓增大，使集氣瓶內(nèi)的水沿玻璃管流入燒杯內(nèi)；燃燒停止后，溫度下降，瓶內(nèi)氣壓減小，燒杯中的水就會沿著玻璃管再流入集氣瓶內(nèi)；故填：先下降后上升．
（3）由于氧氣約占空氣體積的五分之一，若實驗成功，a、b、c三個數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的一個等式關(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）]．
（4）集氣瓶內(nèi)預(yù)先裝入適量的水，使白磷燃燒時集氣瓶內(nèi)氣壓不會過度增大，不至于使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出．
故填：加快反應(yīng)后瓶內(nèi)氣體的冷卻速度．
（5）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）．
答案：
（1）磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；為了消耗掉氧氣；
（2）先下降后上升；
（3）c+4a=5b或[b-a=$\frac{1}{5}$（c-a）]．
（4）加快反應(yīng)后瓶內(nèi)氣體的冷卻速度；
（5）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）．

點評 空氣中氧氣含量的測定也是中考考查的一個熱點，重點考查實驗過程中看到的現(xiàn)象以及導(dǎo)致實驗結(jié)果偏大或偏小的原因．