Question

13．某實驗小組利用如圖所示裝置測量空氣中氧氣體積分數并取得成功．
[查閱資料]白磷的著火點40℃．
[提出問題]氧氣體積約占空氣總體積的多少？
[實驗準備]錐形瓶內空氣體積為230mL，注射器中水的體積為50mL，該裝置氣密性良好．
[實驗探究]裝入藥品，按圖1所示連接好儀器，夾緊彈簧夾．先將錐形瓶底部放入熱水中，白磷很快被引燃，然后將錐形瓶從熱水中取出．
[現象分析]
（1）將錐形瓶底部放入熱水中，白磷被引燃，集氣瓶內觀察到的現象是大量白煙，足量的白磷在錐形瓶中未能全部燃燒，說明瓶內剩余氣體不支持燃燒（填“支持”或“不支持”）．寫出白磷燃燒的文字或化學符號表達式：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）在整個實驗過程中，可觀察到氣球的變化是先鼓后癟．
（3）待白磷熄滅、錐形瓶冷卻到室溫后，打開彈簧夾，還可觀察到的現象是：
①注射器中的水自動噴射出來，
②導致這些現象發(fā)生的原是：當注射器中的水還剩約4mL時停止下流．白磷燃燒消耗了錐形瓶中的氧氣，使瓶中氣壓降低；錐形瓶中氧氣約占46mL，當注射器中的水進入錐形瓶約46mL后，瓶中氣壓與外界相當．
[得出結論]氧氣約占空氣總體積的1/5．
[反思拓展]用此實驗裝置測定空氣中氧氣體積分數，跟教材實驗（圖2）
比較有何優(yōu)點？（請答一點）減少了污染，實驗測定更精確；
進行科學探究需要注意的要素觀察仔細，探索深入等．

Answer 1

分析 （1）根據燃燒的條件、分析回答剩余氣體的特點，根據白磷燃燒生成五氧化二磷書寫反應的化學方程式；
（2）根據瓶內壓強的變化分析氣球的變化；
（3）根據瓶內壓強的變化及空氣中氧氣的體積分數進行分析；
[得出結論]
[反思拓展]根據氧氣約占空氣體積的五分之一解答；
【拓展應用】根據裝置特點進行分析．

解答 解：（1）足量的白磷在錐形瓶中未能全部燃燒，說明瓶內剩余氣體不支持燃燒，白磷燃燒生成的是五氧化二磷，故填：不支持；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）白磷開始燃燒時放出大量的熱，壓強增大，則氣球變大，當白磷不再燃燒，溫度降低，由于氧氣被消耗，則瓶內氣壓小于大氣壓，故氣球又會變小，故填：先鼓后癟；
（3）由于白磷燃燒消耗了氧氣，導致瓶內的氣壓減小，故注射器內的水會流下，錐形瓶內空氣體積為230mL，氧氣約占230mL×$\frac{1}{5}$=46mL，故注射器中的水約剩50mL-46mL=4mL時停下，故白磷燃燒消耗了錐形瓶中的氧氣，使瓶中氣壓降低；錐形瓶中氧氣約占46mL，當注射器中的水進入錐形瓶約46mL后，瓶中氣壓與外界相當；
[得出結論]氧氣約占空氣總體積的1/5；
[反思拓展]用此實驗裝置測定空氣中氧氣體積分數的優(yōu)點是：減少了污染，實驗測定更精確；進行科學探究需要注意的要素是：觀察仔細，探索深入等．
答案：
（1）大量白煙；不支持；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅    
（2）先鼓后癟；
（3）當注射器中的水還剩約4mL時停止下流．白磷燃燒消耗了錐形瓶中的氧氣，使瓶中氣壓降低；錐形瓶中氧氣約占46mL，當注射器中的水進入錐形瓶約46mL后，瓶中氣壓與外界相當；
[得出結論]1/5；
[反思拓展]減少了污染，實驗測定更精確；觀察仔細，探索深入等．

點評 本題主要考查實驗測定空氣中氧氣含量的原理及實驗的現象，解此類問題時關鍵是分析清楚實驗原理．