Question

【題目】空氣中氧氣含量測(cè)定的再認(rèn)識(shí)。

（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(guò)該實(shí)驗(yàn)拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和_____（填物質(zhì)名稱），其中氧氣約占空氣總體積的1/5。

（實(shí)驗(yàn)回顧）（1）實(shí)驗(yàn)室常用紅磷燃燒的方法測(cè)定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2），興趣小組用該方法測(cè)出的氧氣含量常常遠(yuǎn)低于1/5。其原因可能是：裝置漏氣；紅磷量不足，裝置內(nèi)氧氣有剩余； ___________________ ；…

（2）由于紅磷在空氣中點(diǎn)燃后才放入集氣瓶?jī)?nèi)，造成的實(shí)驗(yàn)缺陷有：①測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確；② ____________。

（提出問(wèn)題）能否設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)裝置以解決上述缺陷？

（實(shí)驗(yàn)改進(jìn)）

改進(jìn)一：興趣小組同學(xué)，設(shè)計(jì)了如圖3所示裝置：用一個(gè)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(gè)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_______（填儀器名稱）的鐵架臺(tái)的鐵圈上加熱。一會(huì)兒，白磷發(fā)生燃燒，量筒內(nèi)液面上升，向燒杯內(nèi)加水直至量筒內(nèi)外液面相平，讀出此時(shí)液面對(duì)應(yīng)刻度。

（1）放白磷的平板用銀做的原因是：銀的________（填一物理性質(zhì)）好，易將白磷溫度升高，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

（2）最終，液面大約位于量筒刻度32mL處；白磷燃燒的符號(hào)表達(dá)式為_______________。

改進(jìn)二：興趣小組同學(xué)又進(jìn)行了大膽改進(jìn)，設(shè)計(jì)圖4（選用容積為40mL的試管作反應(yīng)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(jì)）實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行，收到了良好的效果。

興趣小組同學(xué)裝配好儀器并確認(rèn)氣密性良好后，將彈簧夾松開，直接給足量的紅磷加熱使其燃燒，反應(yīng)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】氮?dú)鉀](méi)有冷卻到室溫就打開彈簧夾 （或燒杯中的水太少）污染空氣石棉網(wǎng)導(dǎo)熱性P+O2P2O58

【解析】

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(guò)該實(shí)驗(yàn)拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和氮?dú)饨M成；

實(shí)驗(yàn)回顧：（1）實(shí)驗(yàn)室常用紅磷燃燒的方法測(cè)定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2），興趣小組用該方法測(cè)出的氧氣含量常常遠(yuǎn)低于五分之一，其原因可能是：裝置漏氣；紅磷量不足，裝置內(nèi)氧氣有剩余；未等冷卻就打開彈簧夾；

（2）由于紅磷在空氣中點(diǎn)燃后才放入集氣瓶?jī)?nèi)，實(shí)驗(yàn)缺陷：測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確；污染環(huán)境等（合理即可）；

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：改進(jìn)一：興趣小組同學(xué)，設(shè)計(jì)了如圖3所示裝置：用一個(gè)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(gè)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(tái)的鐵圈上加熱，一會(huì)兒，白磷發(fā)生燃燒，量筒內(nèi)液面上升，向燒杯內(nèi)加水直至量筒內(nèi)外液面相平，讀出此時(shí)液面所對(duì)刻度；

（1）放白磷的平板用銀做的原因是利用銀的導(dǎo)熱性好，易將白磷溫度升高，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；
（2）白磷燃燒生成五氧化二磷，反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式為：P+O2P2O5；

改進(jìn)二：興趣小組同學(xué)裝配好儀器并確認(rèn)氣密性良好后，第一組同學(xué)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，所以注射器活塞將從20mL刻度處前移到約為 12mL刻度處才停止．第二組同學(xué)將彈簧夾松開，直接給足量的紅磷加熱，由于反應(yīng)放熱，所以紅磷燃燒后活塞運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橄认蛴�，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(yīng)完全并冷卻后，注射器活塞最終將停留在約為 8mL刻度處。