Question

7．某科學(xué)興趣小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了空氣中氧氣含量的測(cè)定的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了教材中的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．實(shí)驗(yàn)步驟如下：①連接儀器，檢查裝置氣密性，發(fā)現(xiàn)裝置氣密性良好．②在集氣瓶里裝進(jìn)適量a體積的水，燃燒匙里放一小塊白磷，在酒精燈上把玻璃棒下端加熱，按圖示把集氣瓶中的空氣密封起來(lái)，把集氣瓶?jī)?nèi)的長(zhǎng)導(dǎo)管伸到瓶底，長(zhǎng)導(dǎo)管的另一端放入盛有足量水的燒杯中．③把預(yù)先加熱過(guò)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待集氣瓶完全冷卻到室溫，量出集氣瓶中水的體積為b，整個(gè)集氣瓶的體積為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(wèn)題：
（1）在白磷開(kāi)始燃燒到最后熄滅的過(guò)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)成功，請(qǐng)寫出a、b、c三個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的一個(gè)等式關(guān)系c+4a=5b或[b-a=$\frac{1}{5}$（c-a）]．
（3）小組成員小冰對(duì)實(shí)驗(yàn)前“集氣瓶里裝進(jìn)適量a體積的水”不理解，咨詢老師之后，他終于明白“a體積的水”的作用，它除了吸收生成的“白煙”外，另有兩處作用分別是：防止瓶?jī)?nèi)氣體受熱膨脹而外泄；加快反應(yīng)后瓶?jī)?nèi)氣體的冷卻速度；
（4）小組成員小宇無(wú)意間發(fā)現(xiàn)步驟⑤集氣瓶?jī)?nèi)的水中滴加幾滴石蕊試液，會(huì)變紅．這一現(xiàn)象使組內(nèi)成員積極地開(kāi)展討論，小玉認(rèn)為是由于二氧化碳溶于水，使溶液顯酸性，但小張馬上反對(duì)：空氣中二氧化碳的含量很少，而實(shí)驗(yàn)中又沒(méi)有產(chǎn)生二氧化碳，短時(shí)間內(nèi)不可能使溶液顯酸性．請(qǐng)根據(jù)正確的觀點(diǎn)，對(duì)變紅現(xiàn)象提出大膽的猜想：
可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水，導(dǎo)致溶液顯酸性（或五氧化二磷與水反應(yīng)生成酸）．
（5）上述實(shí)驗(yàn)中，若集氣瓶?jī)?nèi)的導(dǎo)管沒(méi)有被液面封住，則導(dǎo)致測(cè)量的結(jié)果將偏大（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)白磷燃燒時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體體積的變化情況進(jìn)行解釋；
（2）根據(jù)氧氣約占空氣體積的五分之一，結(jié)合圖中的體積關(guān)系分析解答即可；
（3）圍繞“白磷燃燒時(shí)集氣瓶?jī)?nèi)壓力增大過(guò)度，會(huì)使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出”這一因素進(jìn)行分析；
（4）從使石蕊試液變紅色的溶液顯酸性的知識(shí)進(jìn)行猜想；
（5）若沒(méi)有液封住玻璃管會(huì)導(dǎo)致氣體受熱膨脹，逸出一部分空氣．

解答 解：（1）白磷燃燒時(shí)會(huì)放出大量的熱，集氣瓶?jī)?nèi)空氣受熱體積膨脹，氣壓增大，使集氣瓶?jī)?nèi)的水沿玻璃管流入燒杯內(nèi)；燃燒停止后，溫度下降，瓶?jī)?nèi)氣壓減小，燒杯中的水就會(huì)沿著玻璃管再流入集氣瓶?jī)?nèi)；故填：先下降后上升．
（2）由于氧氣約占空氣體積的五分之一，若實(shí)驗(yàn)成功，a、b、c三個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的一個(gè)等式關(guān)系是：（b-a）=（c-a）×$\frac{1}{5}$；即c+4a=5b；故填：c+4a=5b或[b-a=$\frac{1}{5}$（c-a）]．
（3）集氣瓶?jī)?nèi)預(yù)先裝入適量的水，使白磷燃燒時(shí)集氣瓶?jī)?nèi)氣壓不會(huì)過(guò)度增大，不至于使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出．
故填：防止瓶?jī)?nèi)氣體受熱膨脹而外泄；加快反應(yīng)后瓶?jī)?nèi)氣體的冷卻速度．
（4）可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水顯酸性，滴加幾滴紫色石蕊試液，會(huì)變紅．
故填：可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水，導(dǎo)致溶液顯酸性（或五氧化二磷與水反應(yīng)生成酸）．
（5）若玻璃管的下端沒(méi)有被水液封，白磷燃燒放出熱量會(huì)導(dǎo)致集氣瓶?jī)?nèi)的空氣受熱膨脹，一部分氣體逸出，而造成測(cè)量值偏大，故填：偏大．

點(diǎn)評(píng) 空氣中氧氣含量的測(cè)定也是中考考查的一個(gè)熱點(diǎn)，重點(diǎn)考查實(shí)驗(yàn)過(guò)程中看到的現(xiàn)象以及導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大或偏小的原因．