Question

9．某化學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了多組實(shí)驗(yàn)裝置測定空氣中氧氣的含量．
（1）甲同學(xué)設(shè)計(jì)圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．待瓶內(nèi)反應(yīng)完冷卻后，打開彈簧夾，觀察到燒杯中的水被倒吸入集氣瓶中，水能從燒杯進(jìn)入集氣瓶的原因是紅磷燃燒消耗了集氣瓶中的氧氣，瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，小于外界大氣壓，大氣壓將水沿著導(dǎo)管壓入集氣瓶中． 實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)進(jìn)入到集氣瓶中的水水小于集氣瓶容積的$\frac{1}{5}$，請你分析造成這種誤差的可能原因裝置漏氣、紅磷的量不足、沒有冷卻就讀數(shù)．
（2）乙同學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)出了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置．
實(shí)驗(yàn)過程：
②查裝置的氣密性，氣密性良好；
②在裝空氣的集氣瓶里裝進(jìn)適量a 體積的水，燃燒匙里放一塊白磷（40℃即可燃燒），按圖示裝置連接儀器，然后在酒精燈上把玻璃棒下端加熱，玻璃棒的作用為引燃白磷；（注：集氣瓶內(nèi)的長導(dǎo)管已接近瓶底）
③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，現(xiàn)象為發(fā)黃光、放出熱量、冒出大量的白煙，該反應(yīng)的文字表達(dá)式為：磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；（注：白磷與紅磷燃燒的反應(yīng)原理、現(xiàn)象均相同）
④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．
從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內(nèi)水面的變化情況是先下降，后上升；
⑤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)．已知C=60mL  a=10mL，則b=20mL，得出結(jié)論，氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)約為20mL．
實(shí)驗(yàn)反思：
①組內(nèi)成員小張對“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．咨詢了組長小明之后，他終于明白“a 體積的水”的作用，其一是為了加快④步驟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．
②2在上述實(shí)驗(yàn)中，會導(dǎo)致進(jìn)入集氣瓶中水小于正常結(jié)果的原因是白磷的量不足或裝置漏氣（填一點(diǎn)原因即可）．

Answer 1

分析 （1）只有熟悉用紅磷測定空氣里氧氣含量的實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論和注意事項(xiàng)，然后對比白磷代替紅磷時(shí)的異同點(diǎn)，對比用不同裝置實(shí)驗(yàn)時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)，就可以得到本題的正確答案．根據(jù)白磷燃燒消耗氧氣解答；進(jìn)入集氣瓶中水的體積小于五分之一，有可能有以下幾點(diǎn)：裝置漏氣、紅磷的量不足、沒有冷卻就讀數(shù)；
（2）實(shí)驗(yàn)過程：②實(shí)驗(yàn)中玻璃棒的作用是引燃白磷；
③白磷在空氣中燃燒的現(xiàn)象：發(fā)黃光、放出熱量、冒出大量的白煙，磷和氧氣在點(diǎn)燃的條件下生成五氧化二磷白磷劇烈燃燒，產(chǎn)生濃厚的白煙，反應(yīng)的文字表達(dá)式為：磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；
④從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內(nèi)水面的變化情況是先下降，后上升，因?yàn)殚_始時(shí)，燃燒放熱使氣體體積膨脹，冷卻后收縮，因此先下降，后上升；
⑤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)，已知C=60ml，a=10ml，a上面的空氣五等分，則b=20mL解答；
實(shí)驗(yàn)反思：①圍繞“白磷燃燒時(shí)集氣瓶內(nèi)壓力增大過度，會使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出”這一因素進(jìn)行分析；
②白磷的量不足不能消耗完瓶內(nèi)氧氣，裝置漏氣等都會造成測定結(jié)果偏小據(jù)此進(jìn)行分析判斷

解答 解：（1）用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于紅磷燃燒消耗了集氣瓶中的氧氣，瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，小于外界大氣壓，大氣壓將水沿著導(dǎo)管壓入集氣瓶中；白磷燃燒消耗氧氣，產(chǎn)生壓強(qiáng)差，燒杯中的水被倒吸入集氣瓶中；進(jìn)入集氣瓶中水的體積小于五分之一，有可能有以下幾點(diǎn)：裝置漏氣、紅磷的量不足、沒有冷卻就讀數(shù)；
故答案：紅磷燃燒消耗了集氣瓶中的氧氣，瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，小于外界大氣壓，大氣壓將水沿著導(dǎo)管壓入集氣瓶中；裝置漏氣、紅磷的量不足、沒有冷卻就讀數(shù)；
（2）實(shí)驗(yàn)過程：②實(shí)驗(yàn)中玻璃棒的作用是引燃白磷；
③白磷在空氣中燃燒的現(xiàn)象：發(fā)黃光、放出熱量、冒出大量的白煙；磷和氧氣在點(diǎn)燃的條件下生成五氧化二磷．
④從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內(nèi)水面的變化情況是先下降，后上升，因?yàn)殚_始時(shí)，燃燒放熱使氣體體積膨脹，冷卻后收縮，因此先下降，后上升；
⑤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)，已知C=60ml，a=10ml，a上面的空氣五等分，則b=20mL；因此氧氣的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{10mL}{50mL}$×100%=20%；
答案：②引燃白磷；③發(fā)黃光、放出熱量、冒出大量的白煙；磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；④先下降，后上升；⑤20．
實(shí)驗(yàn)反思：集氣瓶內(nèi)預(yù)先裝入適量的水，使白磷燃燒時(shí)集氣瓶內(nèi)氣壓不會過度增大，不至于使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出；
②白磷的量不足不能消耗完瓶內(nèi)氧氣，裝置漏氣等都會造成測定結(jié)果偏小；
故答案：①防止白磷燃燒時(shí)集氣瓶中氣體受熱膨脹逸出；②白磷的量不足或裝置漏氣．

點(diǎn)評 本考點(diǎn)是用白磷測定氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)，屬于實(shí)驗(yàn)方法和過程的探究．這類探究實(shí)驗(yàn)要具體問題具體分析，根據(jù)設(shè)計(jì)的步驟中不同的現(xiàn)象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．本考點(diǎn)主要出現(xiàn)在填空題和實(shí)驗(yàn)題中．