Question

19．某化學興趣活動小組為測定空氣中氧氣的含量，進行如下探究實驗：
①如圖甲在一個具有刻度和可以滑動的活塞的玻璃容器中放入一粒白磷（白磷燃燒所需的最低溫度為40℃），將玻璃容器固定好，放在盛有85℃熱水的燒杯上，請回答下列問題：
Ⅰ．實驗中可以看到玻璃容器內發(fā)生的現象：
①白磷燃燒時的現象是劇烈燃燒，產生白煙，該反應的化學方程式是4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
②活塞先向右后向左移動，實驗結束后，恢復至常溫，活塞應停在刻度4處，出現該現象的原因是白磷燃燒消耗了空氣中氣態(tài)的氧氣而生成了固態(tài)的五氧化二磷，從而使玻璃容器內的氣體體積減小．
Ⅱ．此實驗中白磷要過量，目的是除盡氧氣．
②小軍根據燃燒紅磷測定空氣中氧氣含量的實驗原理，認為可用木炭代替紅磷測定空氣中氧氣的含量，并按圖乙裝置進行實驗．他依據的實驗原理可能是木炭燃燒消耗氧氣．
Ⅰ．小軍檢查裝置氣密性后，將盛有足量紅熱木炭的燃燒匙迅速伸入集氣瓶中，并把塞子塞緊，待紅熱的木炭熄滅并冷卻至室溫后，打開彈簧夾，并未發(fā)現倒吸現象．經過認真分析，小軍發(fā)現實驗失敗的原因是集氣瓶中的壓強沒有變化．
Ⅱ．小軍反思上述實驗的探究過程后認為：用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實驗時，在藥品的選擇或生成物的要求上應考慮的是（答一條）藥品要能在空氣中燃燒．

Answer 1

分析 點燃條件下，白磷燃燒生成五氧化二磷；空氣主要是由氮氣和氧氣組成的，其中氧氣的體積分數為五分之一；本實驗是借助能夠和空氣中某一成分的反應消耗掉裝置內氣體，并且通過等體積外界氣體的進入實現對消耗氣體體積的測定．所以在實驗中要保證裝置的氣密性良好，要保證對氣體的盡可能消耗，同時要防止生成新的氣體，即反應所使用物品必須本身是非氣體（這樣可以多加，利于對氧氣的盡可能消耗），同時生成物也不能是氣體（保證外界液體的等量進入）．

解答 解：①實驗中可以看到玻璃容器內白磷燃燒的現象是劇烈燃燒，產生白煙，該反應的化學式表達式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
故填：劇烈燃燒，產生白煙；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
②空氣主要是由氮氣和氧氣組成的，因此，白磷消耗完氧氣后剩余的氣體主要是氮氣；空氣中氧氣的體積分數為五分之一；活塞在整個實驗中的運動狀況是：因為白磷燃燒放出大量的熱，溫度升高，壓強增大，活塞先向右，溫度降低后，壓強減小，活塞向左運動，最后停在刻度4處．出現該現象的原因是：白磷燃燒消耗了空氣中氣態(tài)的氧氣而生成了固態(tài)的五氧化二磷，從而使玻璃容器內的氣體體積減�。�故填：先向右后向左；4；白磷燃燒消耗了空氣中氣態(tài)的氧氣而生成了固態(tài)的五氧化二磷，從而使玻璃容器內的氣體體積減��；
Ⅱ．實驗成功的關鍵為白磷過量、反應充分、氣密性良好等，白磷過量是為了除盡氧氣．故填：除盡氧氣．
②通過可燃物消耗氧氣使裝置內氣壓減小，外界液體就可以等體積進入，從而測定出氧氣的體積．故填：木炭燃燒消耗氧氣．
Ⅰ．木炭燃燒雖消耗了氧氣，但產生了新的氣體，致使集氣瓶內氣體壓強沒在明顯變化，故答案為：集氣瓶中的壓強沒有變化．
Ⅱ．能夠和氧氣等單一物質反應，且本身不能是氣體且生成物不能是氣體（如果能夠像辦法處理后期生成的氣體也可以考慮使用）．故答案為：要能消耗氧氣，又不會跟空氣中的其他成分反應，而且生成物為固體．
故答案為：藥品要能在空氣中燃燒；燃燒時只消耗氧氣；生成物最好不是氣體，如果生成物是氣體，則應用其它物質將其完全吸收…（合理均可）．

點評 對實驗改進要充分結合實驗原理來進行，同時在改進過程中要考慮物質本身的性質特點（如木炭的燃燒對應產物不僅僅是二氧化碳的問題）．