Question

“空氣中氧氣含量的測定”有多種方法．甲生設(shè)計了如圖所示的實驗方案：在燃燒匙內(nèi)盛過量紅磷，點燃后立即插入集氣瓶內(nèi)，塞緊橡皮塞，待紅磷火焰熄滅，集氣瓶冷卻至室溫，打開鐵夾，水注入集氣瓶．回答下列問題：
（1）反應(yīng)結(jié)束后，打開鐵夾，水自動注入集氣瓶的直接原因是______．
（2）乙生也設(shè)計了一個如圖所示的實驗方案，裝置和操作同甲類似，只不過用硫粉代替了紅磷，并增加了滴管．要使實驗成功，乙在滴管中應(yīng)加入______溶液．并反應(yīng)后滴入，寫出該溶液發(fā)生反應(yīng)的化學方程式______．
（3）若空氣中氮氣也能和紅磷反應(yīng)，能否用該方法來測定空氣中氧氣的含量？______．
（4）丙生想利用氧氣和某種金屬的反應(yīng)，來測定空氣中的氧氣含量．他選擇利用下列儀器、藥品：①帶瓶塞的l000ml燒瓶②電子天平（稱量精度為0.01克）③酒精燈④某種金屬粉末．他的實驗步驟如下：準確稱量某種金屬粉末的質(zhì)量（足量），將其放入燒瓶，塞緊瓶塞，放置一段時間后，倒出燒瓶中粉末，并稱其質(zhì)量．寫出丙生的實驗思路______．

Answer 1

【答案】分析：（一）空氣成分的測定實驗的原理是利用某種物質(zhì)燃燒消耗空氣中某一成分，導(dǎo)致裝置內(nèi)的壓強減小，從而使等體積液體倒流進入裝置內(nèi)．液體倒流的直接原因是裝置內(nèi)外的壓強差，最根本的原因是物質(zhì)燃燒對氣體的消耗．這就要求生成物不能是氣體，而當生成物為氣體時，我們就必須想辦法讓液體能夠和生成的氣體反應(yīng)或者溶解．
（二）乙同學實驗中生成二氧化硫氣體，借助二氧化硫的溶解性當然可以實現(xiàn)目的，但是為了促進溶解進行，或者叫啟動反應(yīng)的發(fā)生，我們可以借助更快捷的反應(yīng)就是氫氧化鈉溶液來吸收二氧化硫，這樣水就能夠更迅速進入裝置內(nèi)去溶解二氧化硫．
（三）對于使用天平來測定，要學會倒推，知道質(zhì)量就可以根據(jù)密度求體積，所以要根據(jù)操作去分析實驗的思路和原理．
解答：解：
（一）空氣成分的測定實驗的原理是利用某種物質(zhì)燃燒消耗空氣中某一成分（這就排除了第四問，當?shù)獨庖材芊磻?yīng)時時不能用來測定空氣成分的），導(dǎo)致裝置內(nèi)的壓強減小，從而使等體積液體倒流進入裝置內(nèi)．液體倒流的直接原因是裝置內(nèi)外的壓強差，最根本的原因是物質(zhì)燃燒對氣體的消耗．這就要求生成物不能是氣體，而當生成物為氣體時，我們就必須想辦法讓液體能夠和生成的氣體反應(yīng)或者溶解．
（二）乙同學實驗中生成二氧化硫氣體，借助二氧化硫的溶解性當然可以實現(xiàn)目的，但是為了促進溶解進行，或者叫啟動反應(yīng)的發(fā)生，我們可以借助更快捷的反應(yīng)就是氫氧化鈉溶液來吸收二氧化硫，這樣水就能夠更迅速進入裝置內(nèi)去溶解二氧化硫．
（三）根據(jù)對天平和燒瓶體積的強調(diào)，還有天平稱量的是金屬質(zhì)量在反應(yīng)前后的變化，我們可以看出對氧氣的量是借助金屬對氧氣的消耗來實現(xiàn)測定的，是測定的質(zhì)量，而要想將質(zhì)量轉(zhuǎn)化為體積，只需要一個密度就可以．
故答案：
（1）裝置內(nèi)的壓強小于外界的氣壓
（2）氫氧化鈉溶液（其他堿性物質(zhì)也可）；  SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O
（3）不能
（4）借助金屬消耗氧氣引起的質(zhì)量變化，從而計算出氧氣的體積，最終求出空氣中氧氣的含量．
點評：要在實驗改進中學會根據(jù)實驗的操作來研究實驗的思路，例如本題在天平上就要結(jié)合題目中提供的操作過程去猜想實驗思路．