Question

【題目】某科學興趣小組對“測定空氣中氧氣含量”的實驗進行了改進：將數顯設備、氣體壓強傳感器和空氣中氧氣含量測量裝置按如圖所示連接。裝置氣密性良好，調節右邊敞口容器和集氣瓶里的水而相平，此時集氣瓶內氣體的體積為V1．關閉活塞，點燃燃燒匙內的紅磷，立即塞緊瓶塞，待火焰熄滅后，過一段時間打開活塞，觀察到集氣瓶中的水位上升，待集氣瓶內的水面不再上升時，集氣瓶內的體體積為V2．然后向右邊容器內加人一定量的水至兩邊水面再次相平，此時集氣瓶內的氣體體積為V3，在點燃紅磷至打開活塞這一過程中，觀察到數顯設備顯示集氣瓶內的氣體壓強先上升后下降，再趨于穩定。

請回答：

（1）實驗所用的紅磷量需____。

（2）該反應的文字表達式為_______。

（3）數顯設備顯示，開始一段時間集氣瓶內氣體壓強上升，這是因為溫度升高導致的氣壓變化量_____（選填”大于”、“等于”或“小于”）氧氣量減少導致的氣壓變化量。

（4）基于數顯設備顯示的氣壓變化，“過一段時間打開活塞”中的“一段時間”指的是火焰熄滅后到_____所經歷的時間。

（5）在整個實驗過程中，集氣瓶中減少的氧氣體積為___（選填“V1﹣V2“、“V1﹣V3”或“V2﹣V3“）。

（6）若將上述實驗中的紅磷換成木炭，嚴格按照操作步驟進行實驗，未發現集氣瓶中水位上升，原因是______，實驗反思：用燃燒法測定空氣中氧氣含量，在藥品的選擇或生成物的要求上應考慮______________。

Answer 1

【答案】過量 磷+氧氣五氧化二磷 大于 完全冷卻 或 冷卻到室溫 V1-V3 碳燃燒生成二氧化碳氣體，集氣瓶內壓強無明顯變化 只和空氣中的氧氣反應，生成物不能為氣體

【解析】

（1）該實驗中如果紅磷的量不足就會導致氧氣的消耗不夠充分，使實驗結果小于1/5；

（2）紅磷燃燒的產物是五氧化二磷，反應的文字表達式為：磷+氧氣五氧化二磷；

（3）實驗開始時，紅磷燃燒放熱，由于溫度升高導致的氣壓變化量大于氧氣量減少導致的氣壓變化量，所以開始一段時間集氣瓶內氣體壓強上升；故該題應該填大于；

（4）在實驗結束后，必須等到裝置冷卻至室溫后才能打開活塞；否則氣體由于膨脹導致進入水的量會小于氧氣的體積，所以“一段時間”是指：裝置冷卻至室溫所用的時間；

（5）參加反應的氧氣即為集氣瓶內減少的氧氣，其體積為：V1-V3；

（6）若將上述實驗中的紅磷換成木炭，嚴格按照操作步驟進行實驗，并未發現倒吸現象；其原因是木炭燃燒，消耗氧氣，同時生成二氧化碳氣體，瓶內氣體壓強沒有明顯變化；用燃燒法測定空氣中氧氣的含量，在藥品的選擇或生成物的要求上應考慮的是藥品只能和空氣中的氧氣反應，生成物是固體。