Question

14．某�；瘜W(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”的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了教材中的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．

實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①如圖所示，連接儀器，檢查裝置的氣密性，發(fā)現(xiàn)裝置的氣密性良好．
②在集氣瓶里裝進(jìn)適量a體積的水，燃燒匙里放一塊白磷（白磷燃燒所需要的最低溫度是40℃），并在酒精燈上把玻璃棒下端加熱，按圖示裝置把集氣瓶中的空氣密封起來，把長(zhǎng)導(dǎo)管的另一端放入盛有足量水的燒杯中．（注：集氣瓶?jī)?nèi)的長(zhǎng)導(dǎo)管已伸到了瓶底）
③用力把預(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(shí)放出大量的熱．（注：白磷與紅磷燃燒的產(chǎn)物、現(xiàn)象均相同）
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，量出集氣瓶中水的體積是b，整個(gè)集氣瓶的體積是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)以上信息，回答下列問題．
（1）集氣瓶中白磷燃燒的符號(hào)表達(dá)式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅
（2）在白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶?jī)?nèi)水面的變化情況是先下降后上升
（3）若實(shí)驗(yàn)非常成功，當(dāng)c為500mL，a=100mL，則b=180mL．
（4）組內(nèi)成員小張對(duì)“實(shí)驗(yàn)前集氣瓶里要裝進(jìn)適量a體積的水”非常不理解．咨詢了組長(zhǎng)小明之后，他終于明白“a體積的水”的作用，其一是為了加快⑤步驟中集氣瓶的冷卻速度；其二則主要是防止白磷燃燒時(shí)集氣瓶中氣體受熱膨脹逸出．
（5）在上述實(shí)驗(yàn)中，下列操作的實(shí)施和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)定的氧氣含量大于理論值的是B
A、裝置氣密性不好
B、實(shí)驗(yàn)前集氣瓶里預(yù)先裝的水并不是a體積
C、集氣瓶沒有冷卻到室溫
D、用紅磷代替白磷（紅磷燃燒所需要的最低溫度在240℃左右）

Answer 1

分析 （1）嚴(yán)格按照化學(xué)方程式的書寫規(guī)則進(jìn)行書寫；
（2）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；
（3）根據(jù)空氣中氧氣的含量與白磷燃燒只消耗氧氣的性質(zhì)進(jìn)行分析；
（4）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；
（5）根據(jù)集氣瓶?jī)?nèi)氣壓的變化情況進(jìn)行判斷．

解答 解：（1）集氣瓶中白磷燃燒的符號(hào)表達(dá)式：4P+5O₂   $\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$ 2P₂O₅；
（2）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)；
（3）白磷燃燒只消耗空氣中的氧氣：，集氣瓶?jī)?nèi)空氣為500-100=400mL，由于氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$，所以消耗掉氧氣的體積為80mL，則燒杯中的水會(huì)進(jìn)入集氣瓶?jī)?nèi)約80mL，所以集氣瓶?jī)?nèi)水的總體積為100+80=180mL．
（4）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．
（5）“裝置氣密性不好”與“集氣瓶沒有冷卻到室溫”都會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入集氣瓶?jī)?nèi)水的體積減少，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)最后產(chǎn)生的實(shí)際值小于理論值；用紅磷代替白磷后生成物仍然是只有五氧化二磷生成，所以不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；如果實(shí)驗(yàn)前集氣瓶里沒有裝a體積的水，會(huì)使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出，從而導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)氣壓減小幅度過大，使進(jìn)入水的體積變大，所以實(shí)驗(yàn)最后產(chǎn)生的實(shí)際值大于理論值．
答案：
（1）4P+5O₂   $\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$ 2P₂O₅；
（2）先下降后上升；
（3）180；
（4）防止白磷燃燒時(shí)集氣瓶中氣體受熱膨脹逸出；
（5）B

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．未來中考對(duì)該實(shí)驗(yàn)的考查將會(huì)不斷創(chuàng)新，例如，在藥品上，用NaOH溶液代替水，則用木炭、硫粉等代替紅磷也可以完成該實(shí)驗(yàn)；在熱源上用電阻絲通電產(chǎn)生熱量、用放大鏡匯聚太陽(yáng)光產(chǎn)生能量代替酒精燈完成實(shí)驗(yàn)；在裝置上用注射器、活塞、圓筒狀玻璃容器、U型管等．但不管如何創(chuàng)新，同學(xué)們只要深刻理解該實(shí)驗(yàn)的原理，即可順利解題．