Question

14．某化學興趣小組進行空氣中氧氣含量測定，請你參與實驗，并回答下列有關問題：

（1）實驗過程中，觀察到紅磷燃燒的現(xiàn)象是放出熱量、冒出大量的白煙；；該反應的文字表達式是磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；上述實驗和拉瓦錫研究空氣成分實驗（將汞與空氣封閉在一起加熱，生成氧化汞）的化學反應都屬于化合 反應（填基本反應類型）．
（2）圖Ⅰ實驗不僅可以說明氧氣占空氣的體積分數(shù)，還可以說明氮氣具有的化學性質有不燃燒也不支持燃燒或不與紅磷反應（只需寫一點）．
（3）用圖Ⅰ實驗裝置測定的結果是：集氣瓶內(nèi)水面上升明顯大于瓶內(nèi)空氣體積的$\frac{1}{5}$，你認為導致這一結果的原因是在將燃著的紅磷伸入裝置時動作緩慢，致使裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來．（只需寫一點）
（4）某學生用木炭代替圖Ⅰ中的紅磷，當木炭停止燃燒，集氣瓶冷卻到室溫．打開彈簧夾后，發(fā)現(xiàn)水不能進入集氣瓶，原因是木炭燃燒生成二氧化碳氣體，占了氧氣的空間，若仍用木炭代替紅磷，你對該生的實驗方案應作何改進，才能保證實驗成功？在集氣瓶中放一些氫氧化鈉溶液（只需答出實驗方案中須改進的地方）．
（5）圖Ⅱ是該興趣小組的測定空氣中氧氣含量的改進裝置（選用容積為45mL的18×180mm的試管作反應容器），其實驗的操作步驟如下：①點燃酒精燈；②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾；③將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾夾緊橡皮管；④讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)．你認為正確的實驗操作順序是③①②④（填序號）；圖Ⅱ實驗中，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約1 mL處才停止；對照圖Ⅱ實驗，你認為圖Ⅰ實驗有何不足之處圖Ⅰ不如圖Ⅱ嚴密，測量誤差大（回答一點即可）．
（6）經(jīng)過研究討論后該興趣小組又設計了如圖Ⅲ的測定空氣中氧氣含量的改進裝置．主要操作是：在實際容積為150mL的集氣瓶里，先裝進50mL的水，再按圖連好儀器，打開止水夾，按下熱的玻璃棒，白磷立即被點燃．（已知白磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷）
①白磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內(nèi)水面的變化是先下降后上升；c；若實驗非常成功，最終集氣瓶中水的體積約為70 mL．
②集氣瓶里預先裝進的50mL水，在實驗過程中起到哪些作用？ab （填寫序號）
a．加快集氣瓶冷卻
b．液封導氣管末端以防氣體逸出
c．緩沖集氣瓶內(nèi)氣壓的驟然升高．

Answer 1

分析 本題是測定氧氣在空氣中的體積分數(shù)的實驗探究，要把空氣中的氧氣消耗掉．
在本實驗中用的是紅磷，紅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．
本實驗還可以說明氮氣具有的化學性質有：不燃燒也不支持燃燒或不與紅磷反應；
如果裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來，就會導致進入集氣瓶中水體積大于五分之一．
某學生用木炭代替圖Ⅰ中的紅磷，當木炭停止燃燒，集氣瓶冷卻到室溫，打開彈簧夾后，發(fā)現(xiàn)水不能進入集氣瓶，原因是：木炭燃燒生成二氧化碳氣體，占了氧氣的空間；若仍用木炭代替紅磷，對該生的實驗方案應做的改進是：在集氣瓶中放一些氫氧化鈉溶液；
圖Ⅱ是該興趣小組的測定空氣中氧氣含量的改進裝置，其實驗的操作步驟是：將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾夾緊橡皮管；點燃酒精燈；撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾；讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)．
圖Ⅱ實驗中，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約1mL處才停止；對照圖Ⅱ實驗，圖Ⅰ不如圖Ⅱ嚴密；圖Ⅲ的測定空氣中氧氣含量中，白磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內(nèi)水面的變化是：先下降后上升，先下降是因為開始時，氣體受熱膨脹，冷卻后再上升；
若實驗非常成功，最終集氣瓶中水的體積約為70mL，集氣瓶里預先裝進的50mL水，在實驗過程中起到的作用是：加快集氣瓶冷卻；液封導氣管末端以防氣體逸出；緩沖集氣瓶內(nèi)氣壓的驟然升高．

解答 解：（1）在本實驗中用的是紅磷，紅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，屬于化合反應；
故答案為：放出熱量、冒出大量的白煙；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；化合；
（2）本實驗還可以說明氮氣具有的化學性質有：不燃燒也不支持燃燒或不與紅磷反應；
故答案為：不燃燒也不支持燃燒或不與紅磷反應
（3）如果進入集氣瓶中水的體積大于五分之一，就說明操作太慢，致使裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來．故答案為：在將燃著的紅磷伸入裝置時動作緩慢，致使裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來
（4）某學生用木炭代替圖Ⅰ中的紅磷，當木炭停止燃燒，集氣瓶冷卻到室溫，打開彈簧夾后，發(fā)現(xiàn)水不能進入集氣瓶，原因是：木炭燃燒生成二氧化碳氣體，占了氧氣的空間；若仍用木炭代替紅磷，對該生的實驗方案應做的改進是：在集氣瓶中放一些氫氧化鈉溶液；
故答案為：木炭燃燒生成二氧化碳氣體，占了氧氣的空間；在集氣瓶中放一些氫氧化鈉溶液；
（5）圖Ⅱ是該興趣小組的測定空氣中氧氣含量的改進裝置，其實驗的操作步驟是：將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾夾緊橡皮管；點燃酒精燈；撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾；讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)；圖Ⅱ實驗中，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約1mL處才停止；對照圖Ⅱ實驗，圖Ⅰ不如圖Ⅱ嚴密；
故答案為：③①②④；1；圖Ⅰ不如圖Ⅱ嚴密，測量誤差大；
（6）圖Ⅲ的測定空氣中氧氣含量中，白磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內(nèi)水面的變化是：先下降后上升，先下降是因為開始時，氣體受熱膨脹，冷卻后再上升；若實驗非常成功，最終集氣瓶中水的體積約為70mL，集氣瓶里預先裝進的50mL水，在實驗過程中起到的作用是：加快集氣瓶冷卻；液封導氣管末端以防氣體逸出；液體較難被壓縮，所以不能緩沖集氣瓶內(nèi)氣壓的驟然升高；
故答案為：先下降后上升；70；ab．

點評 本考點是測定氧氣在空氣中的體積分數(shù)，屬于實驗方法和過程的探究．這類探究實驗中要注意以下幾點：①裝置的嚴密性②所用藥品的量③生成物的狀態(tài)④讀數(shù)時要冷卻到原溫度等．要具體問題具體分析，根據(jù)設計的步驟中不同的現(xiàn)象去思考，從而得出正確的結論．本考點經(jīng)常出現(xiàn)在選擇題、填空題和實驗題中．