Question

17．空氣中氧氣的體積含量測定．

【交流討論】
（1）同學(xué)們討論后認(rèn)為，選擇的藥品既要能消耗氧氣，又不會跟空氣中的其它成分反應(yīng)，而且生成物為固體．他們應(yīng)該選擇（填編號）②（選填①蠟燭 ②紅磷 ③硫粉）為了充分消耗容器中的氧氣，藥品的用量應(yīng)保證過量．
（2）小組同學(xué)共同設(shè)計了如圖1的兩套裝置，你認(rèn)為合理的是（填編號）A．為了確保實驗的成功，
在裝藥品之前應(yīng)該檢查裝置的氣密性．
【分組實驗】在討論的基礎(chǔ)上，他們分組進(jìn)行了實驗．
【數(shù)據(jù)分析】實驗結(jié)束后，整理數(shù)據(jù)如下：（注：集氣瓶容積為100mL）

組    別	1	2	3	4	5	6
進(jìn)入集氣瓶中水的體積（mL）	20	21	19	20	22	18

（3）通過對實驗結(jié)果的交流，大多數(shù)同學(xué)都驗證出氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$．通過實驗還可以推斷集氣瓶中剩余氣體的性質(zhì)是不可燃、不助燃．（寫兩點）
【實驗拓展】
（4）某興趣小組的同學(xué)選用 了 40mL的試管作反應(yīng)容器（如圖2）和量程體積足夠大且潤滑效果很好的針筒注射器，將足量的白磷（其化學(xué)性質(zhì)與紅磷相似，40℃時就可以燃燒）放入試管后，用橡皮塞塞緊試管，并夾緊彈簧夾．用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束后，等到試管冷卻后松開彈簧夾，觀察現(xiàn)象．
①正式開始實驗前，該興趣小組同學(xué)打開彈簧夾，將注射器活塞從20ml刻度處推至15ml處，然后松開活塞，觀察到活塞返回至20ml刻度處．該操作的主要目的是實驗前要檢查裝置的氣密性．
②實驗中，在松開彈簧夾前，大試管中可以觀察到白磷燃燒時的現(xiàn)象為白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出大量熱．
③實驗后，可以觀察到針筒活塞會從原來的20mL刻度處慢慢向左移到約C處．
A．4mL刻度       B．8mL刻度      C． 12mL刻度      D． 16mL刻度
④下列實驗操作，對實驗結(jié)果幾乎沒有影響的是C
A．裝置有點漏氣      B．白磷的量不足    C．用干燥的紅磷代替白磷做實驗．

Answer 1

分析 （1）紅磷能在空氣中燃燒，且生成物是固體物質(zhì)；紅磷過量或足量能保證將集氣瓶中氧氣消耗盡．
（2）為保證紅磷與空氣中的氧氣充分反應(yīng)，必須把紅磷放在集氣瓶的中下部；檢驗裝置的氣密性是為了確保準(zhǔn)確測空氣組成，減少誤差．
（3）剩余氣體量不變證明其難溶于水亦不能燃燒且不與紅磷反應(yīng)，只有氧氣才能與紅磷反應(yīng)；
（4）本題為空氣中氧氣含量測定的創(chuàng)新實驗．在解答時，要注意試管的容積為40mL這一重要信息，結(jié)合空氣中氧氣占1/5這一重要知識點．

解答 解：（1）蠟燭和硫磺與氧氣反應(yīng)，生成物中有氣體，不能準(zhǔn)確測定空氣中氧氣的含量，只有紅磷在空氣中與氧氣反生成固體物質(zhì)，不影響空氣成份的測定，故選B；也只有紅磷足量或過量，才能完全消耗集氣瓶中的氧氣；
（2）保證集氣瓶中的氧氣與紅磷完全反應(yīng)，故選A；為了保證實驗?zāi)軌虺晒Γ瑢嶒炃皯?yīng)該檢查裝置的氣密性，確保成功測定空氣主要組成成分；
（3）剩余氣體量不變證明其難溶于水亦不能燃燒且不與紅磷反應(yīng)．
（4）①根據(jù)題中信息，“先從20處推至15處，活塞活塞活塞返回20處”，可認(rèn)知到裝置不漏氣．故該操作的主要目的是：檢查裝置的氣密性；
②解答這一問題時，根據(jù)題目設(shè)置，可得知是對燃燒進(jìn)行現(xiàn)象的描述．描述燃燒現(xiàn)象一般包括三個方面：燃燒時的火焰或發(fā)光、放出熱量和生成物；
③此問要注意到試管內(nèi)氣體損耗了1/5，即氣體減少了8mL，打開彈簧夾注射器內(nèi)會有相同量的氣體補(bǔ)充進(jìn)來．故應(yīng)移動到20-8=12處．
④對本實驗的影響因素分析本是個復(fù)雜的問題，但本題中提供了選項，也就使分析難度大大降低．如果裝置漏氣或藥品量不足自然都會使實驗結(jié)果不夠準(zhǔn)確，而用紅磷代替白磷，這兩種物質(zhì)僅著火點存在不同反應(yīng)實質(zhì)完全一致，因此對實驗無多少影響．
故答案為：（1）②；過量；
（2）A；檢查裝置的氣密性；
（3）$\frac{1}{5}$；不可燃、不助燃、難溶于水（任答兩點給分）；
（4）①裝置的氣密性；②白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出大量熱；③C；④C．

點評 本題主要考查用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項，難度稍大．在解答時，善于抓住題目的要點，才能使解答明晰不亂．