Question

【題目】某科學(xué)興趣小組對(duì)“測(cè)定空氣中氧氣含量”的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)：將數(shù)顯設(shè)備，氣體壓強(qiáng)傳感器和空氣中氧氣含量測(cè)量裝置按如圖所示連接，裝置氣密性良好，調(diào)節(jié)右邊敞口容器和集氣瓶里的水面相平，此時(shí)集氣瓶?jī)?nèi)氣體的體積為V1.關(guān)閉活塞，點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，立即塞緊瓶塞，待火焰熄滅后，過(guò)段時(shí)間打開(kāi)活塞，觀察到集氣瓶中的水位上升，待集氣瓶?jī)?nèi)的水面不再上升時(shí)集氣瓶?jī)?nèi)的體體積為V2.然后向右邊容器內(nèi)加人一定量的水至兩邊水面再次相平，此時(shí)集氣瓶?jī)?nèi)的氣體體積為V3，在點(diǎn)燃紅磷至打開(kāi)活塞這一過(guò)程中，觀察到數(shù)顯設(shè)備顯示集氣瓶?jī)?nèi)的氣體壓強(qiáng)先上升后下降，再趨于穩(wěn)定。請(qǐng)回答：

（1）數(shù)顯設(shè)備顯示，開(kāi)始一段時(shí)間集氣瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)上升，這是因?yàn)闇囟壬�高�?dǎo)致的氣壓變化量_______（選填“大于”、“等于”或“小于”）氧氣量減少導(dǎo)放的氣壓變化量。

（2）基于數(shù)顯設(shè)備顯示的氣壓變化，“過(guò)一段時(shí)間打開(kāi)活塞”中的“一段時(shí)間”指的是火焰熄滅后到_______所經(jīng)歷的時(shí)間。

（3）在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，集氣瓶中減少的氧氣體積是________（填V1-V3或V1-V2或V2-V3）。

（4）該反應(yīng)原理符號(hào)表達(dá)式是_____________。

（5）請(qǐng)?jiān)u價(jià)該裝置有何優(yōu)缺點(diǎn)？________________（各說(shuō)一點(diǎn)）。

（6）此實(shí)驗(yàn)?zāi)芊駥⒓t磷替換為木炭或硫磺__________，其原因是_________。

Answer 1

【答案】大于 集氣瓶?jī)?nèi)的溫度恢復(fù)到室溫后(或數(shù)顯設(shè)備的示數(shù)已不變,或集氣瓶?jī)?nèi)的氣壓保持穩(wěn)定) V1-V3 優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)壓強(qiáng)的變化觀察氧氣含量，缺點(diǎn)是需要手動(dòng)點(diǎn)燃紅磷，可能會(huì)帶入空氣 不能 反應(yīng)生成二氧化碳或二氧化硫，補(bǔ)充了消耗的氧氣，不會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)差

【解析】

紅磷在氧氣中點(diǎn)燃生成五氧化二磷，木炭在氧氣中點(diǎn)燃生成二氧化碳，硫在氧氣中點(diǎn)燃生成二氧化硫。

（1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，紅磷燃燒放熱，溫度升高導(dǎo)致的氣壓變化量大于氧氣量減少導(dǎo)致的氣壓變化量，開(kāi)始一段時(shí)間集氣瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)上升。

（2）在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，不要急于打開(kāi)活塞，防止發(fā)生危害事故，原則上必須等到集氣瓶?jī)?nèi)的溫度恢復(fù)到室溫后(或數(shù)顯設(shè)備的示數(shù)已不變,或集氣瓶?jī)?nèi)的氣壓保持穩(wěn)定)才能打開(kāi)活塞，故“一段時(shí)間”指的是火焰熄滅后到集氣瓶?jī)?nèi)的溫度恢復(fù)到室溫后(或數(shù)顯設(shè)備的示數(shù)已不變,或集氣瓶?jī)?nèi)的氣壓保持穩(wěn)定)所經(jīng)歷的時(shí)間。

（3）在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，參加反應(yīng)的氧氣即為集氣瓶?jī)?nèi)減少的氧氣，則減少的氧氣體積為V1-V3。

（4）反應(yīng)是紅磷在氧氣中點(diǎn)燃生成五氧化二磷，該反應(yīng)原理符號(hào)表達(dá)式是。

（5）該裝置優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)壓強(qiáng)的變化觀察氧氣含量，缺點(diǎn)是需要手動(dòng)點(diǎn)燃紅磷，可能會(huì)帶入空氣。

（6）木炭在氧氣中點(diǎn)燃生成二氧化碳，硫在氧氣中點(diǎn)燃生成二氧化硫，故此實(shí)驗(yàn)不能將紅磷替換為木炭或硫磺，其原因是反應(yīng)生成二氧化碳和二氧化硫，補(bǔ)充了消耗的氧氣，不會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)差。