Question

4．氧氣是一種重要的物質(zhì)，某化學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計了多組實驗裝置測定空氣中氧氣的含量
【常規(guī)測定】
如圖1所示的是小明用紅磷在空氣中燃燒來測定的方法．
（1）用化學(xué)式表示紅磷燃燒的化學(xué)反應(yīng)：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅，屬于化合（填“分解”或“化合”）反應(yīng)．
（2）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積超過集氣瓶中原空氣總體積的1/5，你認(rèn)為導(dǎo)致這一結(jié)果的原因可能是（寫一條）止水夾未夾緊（或瓶塞塞得太慢等）．
（3）上面的實驗同時證明了氮氣的化學(xué)性質(zhì)有不可燃、不支持紅磷的燃燒、不與水反應(yīng)等．（任寫一條）
【實驗改進】

小華同學(xué)經(jīng)過思考，沒有使用止水夾，設(shè)計出了如右圖所示的實驗裝置．
實驗過程：
①經(jīng)檢查，裝置的氣密性良好；
②在集氣瓶里裝進a體積的水，燃燒匙里放一塊白磷（40℃時白磷即可燃燒），按圖2示裝置連接儀器，然后在酒精燈上把玻璃棒下端加熱，玻璃棒的作用為引燃白磷；（注：集氣瓶內(nèi)的長導(dǎo)管已接近瓶底）
③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，現(xiàn)象為白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙（注：白磷與紅磷燃燒的產(chǎn)物、現(xiàn)象均相同）；
④待集氣瓶完全冷卻至室溫，量出集氣瓶中水的體積是b，整個集氣瓶的體積是c．
從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內(nèi)水面的變化現(xiàn)象是液面先下降再上升；
⑤根據(jù)a、b、c三個數(shù)據(jù)，計算出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)．已知c=60mL，a=10mL，b=19mL，得出結(jié)論，氧氣的體積分?jǐn)?shù)為18%．
實驗反思：
①組內(nèi)成員小張對“實驗前集氣瓶里要裝進a體積的水”非常不理解．咨詢了組長小明之后，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；其二主要是形成液封，防止氣體受熱膨脹從導(dǎo)管逸出．
②在上述實驗中，下列操作的實施和實驗現(xiàn)象的出現(xiàn)，會導(dǎo)致實驗最后產(chǎn)生的實際值小于理論值的是AC．
A．裝置氣密性不好
B．實驗前集氣瓶里沒有裝a體積的水
C．集氣瓶沒有冷卻到室溫
D．用紅磷代替白磷（紅磷的著火點在240℃左右）
【實驗拓展】
小軍同學(xué)對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖3所示 ），你認(rèn)為改進后的優(yōu)點是：保護環(huán)境，防止大氣污染．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)紅磷和氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷進行分析；
（2）根據(jù)進入集氣瓶中水的體積超過集氣瓶中原空氣總體積的1/5，說明集氣瓶內(nèi)除了減少了氧氣，也減少了其他氣體進行分析；
（3）根據(jù)過量的紅磷最后會熄滅，說明氮氣不具有助燃性進行分析；
實驗過程：根據(jù)白磷在空氣中燃燒的現(xiàn)象：發(fā)黃光、放出熱量、冒出大量的白煙，磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷；實驗前集氣瓶里要裝進適量a體積的水的作用是：形成液封，防止實驗過程中集氣瓶內(nèi)的氣體從長導(dǎo)管中向外逸散而影響實驗結(jié)果；從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內(nèi)水面的變化情況是先下降，后上升，因為開始時，燃燒放熱使氣體體積膨脹，冷卻后收縮，因此先下降，后上升；根據(jù)a、b、c三個數(shù)據(jù)，計算出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，已知C=60ml，a=10ml，a上面的空氣五等分，b=19mL進行分析；
實驗反思：①根據(jù)氣體受熱膨脹會逸出進行分析；
②根據(jù)導(dǎo)致實驗最后產(chǎn)生的實際值小于理論值，說明氧氣減少的量不足或者外界空氣進行了補充進行分析；
【實驗拓展】根據(jù)五氧化二磷會污染空氣進行分析．

解答 解：（1）紅磷和氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷，化學(xué)方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅，該反應(yīng)滿足化合反應(yīng)多變一的條件，屬于化合反應(yīng)；
（2）進入集氣瓶中水的體積超過集氣瓶中原空氣總體積的1/5，說明集氣瓶內(nèi)除了減少了氧氣，也減少了其他氣體，所以導(dǎo)致這一結(jié)果的原因可能是：止水夾未夾緊（或瓶塞塞得太慢等）；
（3）過量的紅磷最后會熄滅，說明氮氣不具有助燃性等性質(zhì)；
實驗過程：白磷在空氣中燃燒的現(xiàn)象：發(fā)黃光、放出熱量、冒出大量的白煙；
磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內(nèi)水面的變化情況是先下降，后上升，因為開始時，燃燒放熱使氣體體積膨脹，冷卻后收縮，因此先下降，后上升；
根據(jù)a、b、c三個數(shù)據(jù)，計算出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，已知C=60ml，a=10ml，a上面的空氣五等分，則b=19mL；因此氧氣的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{19mL-10mL}{60mL-10mL}$×100%=18%；
實驗反思：①實驗前集氣瓶里要裝進適量a體積的水的作用是：形成液封，防止實驗過程中集氣瓶內(nèi)的氣體從長導(dǎo)管中向外逸散而影響實驗結(jié)果；
②導(dǎo)致實驗最后產(chǎn)生的實際值小于理論值，說明氧氣減少的量不足或者外界空氣進行了補充，故選：AC；
【實驗拓展】五氧化二磷會污染空氣，所以改進后的優(yōu)點是：保護環(huán)境，防止大氣污染．
故答案為：（1）4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅，化合；
（2）止水夾未夾緊（或瓶塞塞得太慢等）；
（3）不可燃、不支持紅磷的燃燒、不與水反應(yīng)等；
實驗過程：②引燃白磷；
③白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙；
④液面先下降再上升；
⑤18%；
實驗反思：①形成液封，防止氣體受熱膨脹從導(dǎo)管逸出；
②AC；
實驗拓展：保護環(huán)境，防止大氣污染．

點評 本考點是用白磷測定氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)，屬于實驗方法和過程的探究．這類探究實驗要具體問題具體分析，根據(jù)設(shè)計的步驟中不同的現(xiàn)象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．