Question

10．在“空氣中氧氣含量的測定”實驗探究中，小明設(shè)計了如圖所示實驗裝置，集氣瓶下端為開口（即沒有瓶底），上端瓶口有一帶有燃燒匙的橡皮塞，瓶上帶有刻度線，把集氣瓶離水面的位置與橡皮塞之間的容積分成五等份．實驗時把點燃的紅磷立即插入集氣瓶內(nèi)，塞緊橡皮塞．回答下列問題：
（1）請描述出實驗中所出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象．
（2）小明所測氧氣含量若小于集氣瓶內(nèi)空氣體積的五分之一，導(dǎo)致偏差的原因可能有哪些？（要求答出兩種）
（3）該實驗?zāi)艿玫降獨獾男再|(zhì)有哪些？（寫出兩條）

Answer 1

分析 （1）從測定空氣中氧氣含量的實驗原理利用紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使集氣瓶內(nèi)氣體體積變小，壓強(qiáng)變小，從而在外部大氣壓的作用下使水槽內(nèi)的水進(jìn)入集氣瓶，通過測量進(jìn)入集氣瓶中水的量來確定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)去分析解答；
（2）從如果所用紅磷的量不足，造成瓶內(nèi)空氣中的氧氣沒有完全被消耗，瓶內(nèi)殘留氣體中還有氧氣，所以會使所測得的氧氣的體積分?jǐn)?shù)偏��；如果裝置的氣密性不好，外界氣體會進(jìn)入集氣瓶中，形成不了壓強(qiáng)差，外面的水進(jìn)入集氣瓶內(nèi)體積變小，造成所測得的氧氣的體積分?jǐn)?shù)偏小去分析解答；
（3）根據(jù)氮氣的性質(zhì)解答．

解答 解：（1）測定空氣中氧氣含量的實驗原理利用紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使集氣瓶內(nèi)氣體體積變小，壓強(qiáng)變小，從而在外部大氣壓的作用下使水槽內(nèi)的水進(jìn)入集氣瓶，通過測量進(jìn)入集氣瓶中水的量來確定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)．紅磷和氧氣在點燃的條件下反應(yīng)生成五氧化二磷，產(chǎn)生大量白煙，其反應(yīng)的文字表達(dá)式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；由于氧氣大約占空氣體積的1/5，所以會看到集氣瓶內(nèi)液面上升，且達(dá)到集氣瓶容積的$\frac{1}{5}$；
（2）如果所用紅磷的量不足，造成瓶內(nèi)空氣中的氧氣沒有完全被消耗，瓶內(nèi)殘留氣體中還有氧氣，所以會使所測得的氧氣的體積分?jǐn)?shù)偏小；如果裝置的氣密性不好，外界氣體會進(jìn)入集氣瓶中，形成不了壓強(qiáng)差，外面的水進(jìn)入集氣瓶內(nèi)體積變小，造成所測得的氧氣的體積分?jǐn)?shù)偏小；未冷卻到室溫就打開止水夾，會使壓強(qiáng)差變小，進(jìn)入瓶內(nèi)的水變少；
（3）集氣瓶內(nèi)液面上升且達(dá)到集氣瓶容積的1/5，說明氧氣的體積大約占空氣體積的$\frac{1}{5}$；剩余的氣體主要是氮氣，水只上升五分之一，說明氮氣難溶于水；由于紅磷沒有繼續(xù)燃燒，說明氮氣不能支持燃燒；
故答案為：
（1）紅磷繼續(xù)燃燒并生成大量白煙，一段時間后火焰熄滅；集氣瓶內(nèi)液面上升，且達(dá)到集氣瓶容積的$\frac{1}{5}$；
 （2）磷不足或容器內(nèi)溫度還未冷卻至室溫就讀數(shù)（或者裝置漏氣）；
（3）氮氣不與水反應(yīng)，不能燃燒，也不能支持燃燒．

點評 理解測定空氣中氧氣含量的實驗原理：利用紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使左邊集氣瓶內(nèi)氣體體積變小，壓強(qiáng)變小，從而在外部大氣壓的作用下使燒杯內(nèi)的水進(jìn)入集氣瓶，通過測量進(jìn)入集氣瓶中水的量來確定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)．