Question

20．小沛用如圖所示裝置測(cè)量空氣中氧氣含量，集氣瓶容積為700mL，集氣瓶?jī)?nèi)水的體積為100mL，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前量筒200mL，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后量筒中水的體積為100mL．
（1）白磷燃燒的化學(xué)反應(yīng)式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）用力將預(yù)先加熱過(guò)的玻璃棒按下與白磷接觸，觀察到白磷燃燒并產(chǎn)生大量白煙．整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，量筒內(nèi)水面的變化情況是先升高后降低．
（3）將步驟（2）后的集氣瓶?jī)?nèi)氣體換成等體積的混合氣體（該混合氣體中氧氣體積分?jǐn)?shù)為1%，氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)為99%），再次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)白磷不能被點(diǎn)燃．由此可知，在所有操作均規(guī)范的情況下，步驟（2）實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的空氣中氧氣的含量比理論值偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”），該實(shí)驗(yàn)測(cè)得氧氣體積是100mL．
（4）已知氧氣密度為1.4g/L，每31g白磷燃燒需要消耗40g氧氣，若操作中要盡量消耗完瓶中的氧氣，求完成此實(shí)驗(yàn)至少需要白磷多少克．（要求寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）白磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷；
（2）白磷在空氣中燃燒時(shí)發(fā)出大量的熱；
（3）由量筒進(jìn)入集氣瓶中的水的體積即為該實(shí)驗(yàn)測(cè)得氧氣體積；
（4）根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式和提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算．

解答 解：（1）白磷燃燒的化學(xué)反應(yīng)式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
故填：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，開(kāi)始時(shí)反應(yīng)放熱，瓶中氣體壓強(qiáng)增大，導(dǎo)致瓶中部分水進(jìn)入量筒中，量筒中液面升高，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，氣體壓強(qiáng)減小，又由于瓶中氧氣被消耗，因此量筒中的水進(jìn)入瓶中，故量筒內(nèi)水面的變化情況是先升高后降低．
故填：先升高后降低．
（3）將步驟（2）后的集氣瓶?jī)?nèi)氣體換成等體積的混合氣體（該混合氣體中氧氣體積分?jǐn)?shù)為1%，氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)為99%），再次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)白磷不能被點(diǎn)燃，即即使白磷過(guò)量，也不能把瓶中氧氣完全消耗，由此可知，在所有操作均規(guī)范的情況下，步驟（2）實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的空氣中氧氣的含量比理論值偏小；
由于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后量筒中水的體積為100mL，即量筒中的水減少了100mL，說(shuō)明瓶中氧氣的體積是100mL，因此該實(shí)驗(yàn)測(cè)得氧氣體積是100mL．
故填：偏��；100．
（4）設(shè)需要白磷的質(zhì)量為x，
瓶中氧氣質(zhì)量為：1.4g/L×0.1L=0.14g，
4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅，
124  160
x      0.14g
$\frac{124}{x}$=$\frac{160}{0.14g}$，
x=0.11g，
答：若操作中要盡量消耗完瓶中的氧氣，完成此實(shí)驗(yàn)至少需要0.11g白磷．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．