Question

16．某課外活動小組在學(xué)習(xí)了書本“空氣中氧氣含量的測定”實驗后，知道了五氧化二磷不能隨便排放在空氣中，否則會對空氣造成污染，所以對該實驗進行了改進：

在由兩個注射器組成的密閉系統(tǒng)內(nèi)共有50mL空氣，如圖1．然后給裝有紅磷的玻璃管加熱．同時推動兩個注射器的活塞，至玻璃管內(nèi)的紅磷變成白煙，且較長時間內(nèi)無進一步變化時停止．停止加熱后，待冷卻至室溫將氣體全部推至一個注射器內(nèi)．請根據(jù)你對上述實驗的理解，回答下列問題：
（1）圖1實驗中觀察到的現(xiàn)象是紅磷燃燒，產(chǎn)生了大量的白煙，放熱．紅磷足量的目的是耗盡集氣瓶中的氧氣
若用圖I裝置實驗結(jié)果是：空氣中氧氣含量小于空氣總體積$\frac{1}{5}$，其操作上的原因可能是裝置氣密性不好．空氣中氧氣含量大于空氣總體積$\frac{1}{5}$彈簧夾沒夾緊．（各寫出一點即可）
（2）圖2實驗結(jié)束后，注射器內(nèi)的氣體體積理論上應(yīng)該減少約10mL．在實驗的加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器的目的是使空氣中的氧氣與銅充分反應(yīng)． 寫出該反應(yīng)的文字表達式氧氣+銅$\stackrel{加熱}{→}$氧化銅．
（3）某同學(xué)由本實驗得到如下一些結(jié)論：①燃燒匙中紅磷越多，水位上升越高．②空氣中含有氮氣、氧氣、二氧化碳和稀有氣體．③可用木炭替紅磷完成該實驗．④氮氣難溶于水．其中正確的是：④（填序號）．

Answer 1

分析 （1）運用燃燒法測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，需將氧氣全部消耗掉該實驗中紅磷需稍過量，目的是為了耗盡集氣瓶中的氧氣；
（2）根據(jù)空氣的組成可以知道，氧氣約占空氣體積的五分之一，所以小紅實驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象是密閉容器內(nèi)氣體的體積約減少5mL，可以據(jù)此解答．
該反應(yīng)中銅與氧氣在加熱條件下反應(yīng)生成氧化銅，可以據(jù)此解答．小紅在實驗的加熱過程中，交替緩慢推動兩注射器的目的是使空氣中的氧氣與銅充分反應(yīng)可以據(jù)此解答．
（3）根據(jù)測定時可以使用紅磷燃燒消耗氧氣使瓶內(nèi)壓強減小的方法，磷燃燒能生成五氧化二磷；進行此實驗時，必須保證裝置的氣密性良好，紅磷足量，瓶子冷卻后再打開彈簧夾，否則會導(dǎo)致結(jié)果不準確，不能用木炭、硫等燃燒后生成氣體的物質(zhì)來替代紅磷．

解答 解：（1）圖1實驗中觀察到的現(xiàn)象是：紅磷燃燒，產(chǎn)生了大量的白煙，放熱；測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，需將氧氣全部消耗掉該實驗中紅磷需稍過量，目的是為了耗盡集氣瓶中的氧氣；若用圖I裝置實驗結(jié)果是：空氣中氧氣含量小于空氣總體積$\frac{1}{5}$，其操作上的原因可能是：裝置氣密性不好；紅磷不足；沒有冷卻至室溫就打開止水夾；空氣中氧氣含量大于空氣總體積$\frac{1}{5}$，可能是彈簧夾沒夾緊；
（2）根據(jù)空氣的組成可以知道，氧氣約占空氣體積的五分之一，所以實驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象是密閉容器內(nèi)氣體的體積約減少10mL．在實驗的加熱過程中，交替緩慢推動兩注射器的目的是使空氣中的氧氣與銅充分反應(yīng)．該反應(yīng)中銅與氧氣在加熱條件下反應(yīng)生成氧化銅，該反應(yīng)的文字表達式為：氧氣+銅$\stackrel{加熱}{→}$氧化銅．
（3）如下這些結(jié)論中：①燃燒匙中的紅磷越多，水位上升越高；錯誤，因為空氣中氧氣的體積是一定的；②空氣含有氮氣、氧氣、二氧化碳和稀有氣體；錯誤，此實驗不能證明空氣中有氮氣、二氧化碳和稀有氣體；③可用木炭代替紅磷完成該實驗；錯誤，木炭燃燒生成二氧化碳，瓶內(nèi)氣壓變化較小；④氮氣難溶于水；結(jié)論正確，故選④．
答案為：
（1）紅磷燃燒，產(chǎn)生了大量的白煙，放熱；耗盡集氣瓶中的氧氣；裝置氣密性不好；彈簧夾沒夾緊；
（2）10；使空氣中的氧氣與銅充分反應(yīng)；氧氣+銅$\stackrel{加熱}{→}$氧化銅；
（3）④．

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，難度不大，能夠考查學(xué)生分析問題能力．