Question

【題目】空氣中氧氣含量測定的再認識。

【經(jīng)典賞析】教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分(裝置如圖1),通過該實驗拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和___(填化學符號)組成。

【實驗回顧】

（1）實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量(裝置如圖2),興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠低于1/5。其原因可能是：裝置漏氣；沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾；________________；…

（2）紅磷在空氣中點燃后才放入集氣瓶內(nèi)導致的實驗缺陷有：

①測定結(jié)果不準確；

②____________________________。

【提出問題】能否設計一套實驗裝置以解決上述缺陷?

【實驗改進】

改進一：興趣小組同學,設計了如圖3所示裝置：用一個100mL量筒倒扣在水中,使量筒內(nèi)外液面均位于40mL處,量筒內(nèi)浮著一個貼有銀片的小木塊,銀片上放有足量白磷,將整套裝置置于墊有石棉網(wǎng)的鐵架臺的鐵圈上加熱。一會兒，白磷發(fā)生燃燒，燃燒的符號表達式為______________________，量筒內(nèi)液面上升，冷卻后向燒杯內(nèi)加水直至量筒內(nèi)外液面相平，讀數(shù)即可。

改進二：興趣小組同學又進行了大膽改進,設計圖4(選用容積為40mL的試管作反應容器,注射器活塞初始位置為20mL處,注射器空間為20mL,活塞與內(nèi)壁摩擦力及連接管空間容積忽略不計)實驗方案進行，收到了良好的效果。

興趣小組同學裝配好儀器并確認氣密性良好后。第一組同學將彈簧夾夾緊橡皮管,給足量的紅磷加熱,燃燒結(jié)束待試管冷卻后松開彈簧夾,注射器活塞將從20mL刻度處前移到約為________mL(填整數(shù))刻度處才停止。第二組同學將彈簧夾松開,直接給足量的紅磷加熱至燃燒，實驗過程中塞運動方向為________________,反應完全并冷卻后,注射器活塞最終將停留在約為___________mL(填整數(shù))刻度處。

Answer 1

【答案】 N2 紅磷量不足（合理即可） 測定結(jié)果不準確，污染環(huán)境等（合理即可） P+O2P2O5 12mL 先向右，后向左 8mL

【解析】本題考查了測定空中氧氣體積分數(shù)實驗的知識。無論實驗裝置如何改進，所用實驗原理是相同的，解題依然根據(jù)燃法測空氣中氧氣含量原理分析。

【經(jīng)典賞析】通過該實驗拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和氮氣組成，氮氣的化學式為N2；

【實驗回顧】

（1）實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2），興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠低于1/5，其原因可能是：裝置漏氣；未等冷卻就打開彈簧夾；紅磷量不足，裝置內(nèi)氧氣有剩余等；

（2）由于紅磷在空氣中點燃后才放入集氣瓶內(nèi)，會引起氧氣受熱逸出，五氧化二磷散在空氣中，故實驗缺陷為：測定結(jié)果不準確；污染環(huán)境等；

【實驗改進】

改進一：白磷燃燒是磷與氧氣反應生成五氧化二磷，其表達式為：P+O2P2O5；

改進二：第一組同學將彈簧夾夾緊橡皮管，給足量的紅磷加熱，燃燒結(jié)束待試管冷卻后松開彈簧夾，由于只消耗了試管內(nèi)的氧氣，所以氧氣的體積是40mL的五分之一，為8mL，注射器活塞將從20mL刻度處前移到約為 12mL刻度處才停止；第二組同學將彈簧夾松開，直接給足量的紅磷加熱，由于反應放熱，所以紅磷燃燒后活塞運動方向先向右，然后由于氧氣消耗，且溫度降低，所以活塞最后向左，由于裝置內(nèi)氧氣均被消耗，所以氧氣的體積為60mL的五分之一，為12mL，所以反應完全并冷卻后，注射器活塞最終將停留在約為 8mL。