3.二百多年前,法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成
分.仿照這個(gè)歷史上著名實(shí)驗(yàn)的原理,我們可以用圖1所示裝置來測(cè)定空氣中氧氣的含量,請(qǐng)寫出紅磷燃燒的符號(hào)表達(dá)式4P+5O
2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P
2O
5,該反應(yīng)屬于化合反應(yīng)(填一種基本反應(yīng)類型).
【提出問題】用紅磷燃燒的方法為什么測(cè)出的氧氣含量遠(yuǎn)低于21%?
【分析討論】(1)實(shí)驗(yàn)裝置漏氣;(2)紅磷的量不足,導(dǎo)致裝置內(nèi)氧氣有剩余;(3)…
【實(shí)驗(yàn)與交流】在老師的指導(dǎo)下,同學(xué)們查閱了白磷、紅磷等物質(zhì)燃燒需要的最低含氧量如下:
資料1:
可燃物名稱 | 紅磷 | 白磷 | 蠟燭 |
最低含氧量/% | 8.0 | 4.0 | 16.0 |
甲、乙、丙三個(gè)小組分別用上述過量紅磷、白磷、蠟燭三種物質(zhì)進(jìn)行該實(shí)驗(yàn),用測(cè)氧氣濃度的傳感器測(cè)得反應(yīng)后的氧氣濃度分別為8.85%、3.21%、16.7%,數(shù)據(jù)與表中的理論值基本一致.其中蠟燭燃燒后用測(cè)一氧化碳濃度傳感器測(cè)算一氧化碳濃度約為2%.
資料2:蠟燭或者木炭在密閉的集氣瓶中燃燒,氧氣濃度會(huì)不斷變小,會(huì)有一氧化碳?xì)怏w生成.常溫下一氧化碳難溶于水,且不與澄清石灰水反應(yīng).根據(jù)以上信息回答下列問題:
(1)白磷和紅磷相比,使用白磷能使結(jié)果更準(zhǔn)確,其原因是白磷消耗氧氣更徹底.
(2)請(qǐng)寫出木炭燃燒的符號(hào)表達(dá)式C+O
2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO
2;有同學(xué)提議選用木炭替代紅磷做實(shí)驗(yàn),在集氣瓶底部預(yù)先放少量澄清石灰水吸收生成的二氧化碳?xì)怏w,小華覺得不可行,其主要原因是木炭在氧氣濃度較低時(shí),會(huì)生成CO氣體,且CO氣體難溶于水,不與澄清石灰水反應(yīng).
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】小鄒同學(xué)改進(jìn)了教材中的實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)出了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置.實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①如圖2所示,連接儀器,檢查裝置的氣密性,發(fā)現(xiàn)裝置的氣密性良好.
②在集氣瓶里裝進(jìn)適量a體積的水,燃燒匙里放一塊白磷(白磷燃燒所需要的最低溫度是40℃),并在酒精燈上把玻璃棒下端加熱,按圖示裝置把集氣瓶中的空氣密封起來,把長(zhǎng)導(dǎo)管的另一端放入盛有足量水的燒杯中.(注:集氣瓶?jī)?nèi)的長(zhǎng)導(dǎo)管已伸到了瓶底).
③用力把預(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,產(chǎn)生大量白煙,同時(shí)放出大量的熱.
④待白磷燃燒熄滅后,稍加振蕩,白煙消失.
⑤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(gè)集氣瓶的體積是c.
⑥根據(jù)a、b、c三個(gè)數(shù)據(jù),計(jì)算出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù).根據(jù)以上信息,回答下列問題;
(1)在白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中,集氣瓶?jī)?nèi)水面的變化情況是先下降后上升.
(2)若實(shí)驗(yàn)非常成功,當(dāng)c為500mL,a=100mL,則b=180mL.
(3)組內(nèi)成員小張對(duì)“實(shí)驗(yàn)前集氣瓶里要裝進(jìn)適量a體積的水”非常不理解.咨詢了組長(zhǎng)小明之后,他終于明白“a體積的水”的作用,其一是為了加快步驟⑤中集氣瓶的冷卻速度;其二則主要是防止白磷燃燒時(shí)集氣瓶中氣體受熱膨脹逸出,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.
(4)在上述實(shí)驗(yàn)中,下列操作的實(shí)施和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的出現(xiàn),會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)最后產(chǎn)生的實(shí)際值大于理論值的是D(填字母).
A.用蠟燭代替白磷
B.用紅磷代替白磷(紅磷燃燒所需要的最低溫度在240℃左右)
C.集氣瓶沒有冷卻到室溫
D.實(shí)驗(yàn)前集氣瓶里沒有裝a體積的水
(5)已知化學(xué)反應(yīng)前后元素種類和質(zhì)量都不發(fā)生改變,若該實(shí)驗(yàn)中消耗的氧氣質(zhì)量為0.12克,則理論上生成的五氧化二磷的質(zhì)量為0.21g(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)).