Question

【題目】二百多年前，法國化學家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。仿照這個歷史上著名實驗的原理，我們可以用圖1所示裝置來測定空氣中氧氣的含量，請寫出紅磷燃燒的符號表達式_________________，該反應屬于_________________反應（填一種基本反應類型）。

（提出問題）用紅磷燃燒的方法為什么測出的氧氣含量遠低于21%？

（分析討論）（1）實驗裝置漏氣；（2）_______________，導致裝置內氧氣有剩余；（3）……

（實驗與交流）在老師的指導下，同學們查閱了白磷、紅磷等物質燃燒需要的最低含氧量如下：

資料1：

可燃物名稱	紅磷	白磷	蠟燭
最低含氧量/%	8.0	4.0	16.0

甲、乙、丙三個小組分別用上述過量紅磷、白磷、蠟燭三種物質進行該實驗，用測氧氣濃度的傳感器測得反應后的氧氣濃度分別為8.85%、3.21%、16.7%，數據與表中的理論值基本一致。其中蠟燭燃燒后用測一氧化碳濃度傳感器測算一氧化碳濃度約為2%。

資料2：蠟燭或者木炭在密閉的集氣瓶中燃燒，氧氣濃度會不斷變小，會有一氧化碳氣體生成。常溫下一氧化碳難溶于水，且不與澄清石灰水反應。根據以上信息回答下列問題：

（1）白磷和紅磷相比，使用白磷能使結果更準確，其原因是______________________。

（2）請寫出木炭燃燒的符號表達式_________________；有同學提議選用木炭替代紅磷做實驗，在集氣瓶底部預先放少量澄清石灰水吸收生成的二氧化碳氣體，小華覺得不可行，其主要原因是________________。

（實驗改進）小鄒同學改進了教材中的實驗，設計出了如圖2所示的實驗裝置。實驗步驟如下：

①如圖2所示，連接儀器，檢查裝置的氣密性，發現裝置的氣密性良好。

②在集氣瓶里裝進a體積的水，燃燒匙里放一塊白磷（白磷燃燒所需要的最低溫度是40℃），按圖示裝置把集氣瓶中的空氣密封起來。（注：集氣瓶內的長導管已伸到了瓶底）。

③用力把預先加熱過的玻璃棒按下與白磷接觸，觀察到白磷立即燃燒，產生大量白煙，放出大量的熱。

④待白磷燃燒熄滅后，振蕩集氣瓶，白煙消失。

⑤待集氣瓶完全冷卻至室溫，量出集氣瓶中水的體積是b，整個集氣瓶的體積是c。

⑥根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數。根據以上信息，回答下列問題；

（1）在白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內水面的變化情況是_______。

（2）若實驗非常成功，當c為500mL，a=100mL，則b= _______mL。

（3）組內成員小張對“實驗前集氣瓶里要裝進適量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，其一是為了加快步驟⑤中集氣瓶的冷卻速度；其二則主要是______________。

（4）在上述實驗中，下列操作的實施和實驗現象的出現，會導致實驗最后產生的實際值大于理論值的是_______________（填字母）。

A用蠟燭代替白磷

B集氣瓶沒有冷卻到室溫

C實驗前集氣瓶里沒有裝a體積的水

Answer 1

【答案】P+O2P2O5 化合 實驗中所取的紅磷不足 白磷消耗氧氣更徹底 C+O2CO2 木炭在氧氣濃度較低時，會生成CO氣體，且CO氣體難溶于水，不與澄清石灰水反應 先下降后上升 180 防止白磷燃燒時集氣瓶中氣體受熱膨脹逸出，影響實驗結果 C

【解析】

(1)磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，故填寫：P+O2P2O5；

(2)該反應反應物為兩種，生成物為一種，符合“多變一”化合反應的原則，故填寫：化合；

(3)測出的氧氣含量遠低于21%，可能原因是：實驗裝置漏氣，實驗中所取的紅磷不足，導致裝置內氧氣有剩余，實驗前沒有夾彈簧夾，實驗裝置未冷卻至室溫就讀數，故填寫：實驗中所取的紅磷不足；

(4)由表可知，白磷和紅磷相比，使用白磷能使結果更準確，其原因是白磷消耗氧氣更徹底，故填寫：白磷消耗氧氣更徹底；

(5)木炭燃燒生成二氧化碳，故填寫：C+O2CO2；

(6)木炭在氧氣濃度較低時，會生成CO氣體，且CO氣體難溶于水，不與澄清石灰水反應，故填寫：木炭在氧氣濃度較低時，會生成CO氣體，且CO氣體難溶于水，不與澄清石灰水反應；

(7)磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內水面的變化情況是先下降，后上升，因為開始時，燃燒放熱使氣體體積膨脹，冷卻后收縮，因此先下降，后上升，故填寫：先下降后上升；

(8)根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數，已知c=500mL，a=100mL，a上面的空氣五等分，則b=180mL，故填寫：180；

(9)實驗前集氣瓶里要裝進適量a體積的水目的是：形成液封，防止實驗過程中集氣瓶內的氣體從長導管中向外逸散而影響實驗結果，故填寫：防止白磷燃燒時集氣瓶中氣體受熱膨脹逸出，影響實驗結果；

(10)A、用蠟燭代替白磷，因生成物中有氣體，使最后產生的實際值小于理論值，故不符合題意；

B、集氣瓶沒有冷卻到室溫，就讀數，使最后產生的實際值小于理論值，故不符合題意；

C、實驗前集氣瓶里沒有裝a體積的水，使一部分氣體在導管逸出，使最后產生的實際值大于理論值，故符合題意。