Question

16．某化學興趣小組的同學對空氣中氧氣含量的測定實驗進行探究．
（1）如圖1所示裝置和藥品進行實驗，實驗中可觀察到的現象是紅磷燃燒放出大量白煙，待裝置冷卻到室溫后，打開止水夾看到燒杯中的水倒流進集氣瓶，且上升到刻度“1”處，該反應的化學式表達式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）甲同學認為可用木炭代替紅磷紅磷測定空氣中氧氣的含量，乙同學 認為不可以，其原因是：木炭和氧氣反應生成二氧化碳氣體，裝置內的壓強基本不變．乙同學用圖1實驗裝置測定的結果是：空氣中氧氣含量與正常值有較明顯的偏差，其原因可能是（答出一種即可）：裝置漏氣．
（3）丙同學用鎂條代替紅磷來測定空氣中氧氣的含量．結果卻發(fā)現倒吸的水量遠遠超過集氣瓶 的$\frac{1}{5}$．小組內同學幫她仔細檢查，發(fā)現裝置的氣密性 及操作步驟均無問題．你認為造成此現象的原因可能是鎂條和空氣中其他成分也發(fā)生了反應．
（4）小組內同學反思上述實驗的探究過程后認為：用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實驗時，在藥品的選擇或生成物的要求上應考慮的是：藥品本身是固體，能且只能和空氣中氧氣反應，且生成物不是氣體．
（5）小組內同學還對該實驗進行了如圖2改進．（已知試管容積為45mL）實驗的主要操作步驟如下：
①點燃酒精燈．
②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾．
③將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器 活塞置于10mL刻度處，并按圖2中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管．
④讀取注射器活塞的數據．
你認為正確的實驗操作順序是③①②④（填序號）．注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為1 mL刻度處才停止．
（6）由圖1實驗還可推知反應后剩余氣體的兩點性質是：①物理性質難溶于水 ②化學性質不燃燒、不支持燃燒．

Answer 1

分析 本題考查的內容有常規(guī)性的實驗現象的描述和化學式表達式的書寫，實驗誤差分析，在此基礎上加大了深度，分析木炭能否代替紅磷以及鎂帶代替紅磷燃燒產生的截然相反地誤差的原因，這要求學生要從瓶內壓強的變化去分析．對于用注射器改進后的儀器其刻度更容易讀取，計算部分要注意被反應消耗掉的是試管內的氧氣，不包含注射器內的部分．

解答 解：（1）紅磷燃燒時生成大量白煙，裝置冷卻到室溫后，打開止水夾看到燒杯中的水倒流進集氣瓶，且上升到刻度“1”處，反應的化學方程式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅
（2）用木炭代替紅磷時，木炭和氧氣反應生成二氧化碳氣體，裝置內的壓強基本不變；空氣中氧氣含量與正常值有較明顯的偏差，其原因可能是裝置漏氣、紅磷不足、裝置沒冷卻就打開止水夾等．
（3）鎂條不但可以和氧氣反應，也可以和氮氣反應，所以消耗的氣體的體積要大于五分之一，進入廣口瓶中水的體積也會超過五分之一；
（4）根據藥品與氧氣反應的產物是否能夠產生壓強差可以知道在選擇藥品時要保證藥品本身是固體，能且只能和空氣中氧氣反應，且生成物不是氣體；
（5）正確的實驗操作順序是：先將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按上圖2中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管，再點燃酒精燈，再撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾，最后讀取注射器活塞的數據，即順序是③①②④；
因為試管容積為45mL，所以試管中氧氣的體積為45mL×$\frac{1}{5}$=9mL，待試管冷卻后松開彈簧夾，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為1mL刻度處才停止．
（6）由于燒杯中的水倒流進集氣瓶，且上升到刻度“1”處，而不是全部，說明剩余的氣體具有難溶于水的物理性質，不燃燒、不支持燃燒的化學性質．
故答案為：
（1）紅磷燃燒放出大量白煙；燒杯中的水倒流進集氣瓶，且上升到刻度“1”處；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）木炭和氧氣反應生成二氧化碳氣體，裝置內的壓強基本不變；裝置漏氣；
（3）鎂條和空氣中其他成分也發(fā)生了反應；
（4）藥品本身是固體，能且只能和空氣中氧氣反應，且生成物不是氣體；
（5）③①②④；1；
（6）難溶于水；不燃燒、不支持燃燒．

點評 實驗現象是物質之間相互作用的外在表現，因此要學會設計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質之間相互作用的實質奠定基礎．