Question

【題目】測定空氣中氧氣體積分數的實驗裝置如圖所示，在燒杯內加入少量的水，集氣瓶五等分做上記號，用彈簧夾夾緊乳膠管．

（1）點燃燃燒匙內稍過量的紅磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞緊，看到的現象是_______；化學方程式為______________________。

（2）待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水面最終上升約至1刻度處，由此可知氧氣約占空氣總體積的_________。

（3）如果未冷卻到室溫便打開彈簧夾則實驗結果將(填偏大、偏小或不變)_________。紅磷熄滅后，集氣瓶內剩下主要氣體具有_______（化學性質） 、_________（物理性質） 的性質。若將上述實驗中的紅磷換成木炭，嚴格按操作步驟進行實驗，并未發現倒吸現象，其原因是_____________________；

（4）實驗中紅磷需稍過量，目的是_________________；

（5） 某小組對教材中“測定空氣里氧氣含量”的實驗（見圖I）進行了大膽改進，設計圖（Ⅱ）（試管容積為45mL）實驗方案進行，收到了良好的效果．請你對比分析下面圖I、圖Ⅱ實驗，回答下列有關問題：

①實驗室中若用圖I裝置測定空氣中氧氣的體積分數，下列說法正確的是_______．

A．紅磷一熄滅就可以打開夾子 B．實驗中，水的量可以隨意

C．紅磷的量要足量 D．瓶中消耗掉的氣體跟剩下的氣體的體積比約為1：4．

②小軍用圖Ⅱ裝置進行實驗：A.點燃酒精燈； B.撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾；C.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，按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好，夾緊橡皮管；D.讀取注射器活塞的數據。正確的實驗操作順序是____（填序號）．

③圖Ⅱ實驗中，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為______mL刻度處才停止．

④對照圖I、圖Ⅱ實驗，圖Ⅱ實驗的裝置有何優點____（回答一點即可）．

Answer 1

【答案】 紅磷燃燒，產生大量白煙 4P+5O22P2O5 1/5 偏小 不可燃不助燃（穩定性） 難溶于水 生成氣體 耗盡氧氣 CD CABD 1 更為精確，可以直接讀出氧氣的體積

【解析】（1）紅磷燃燒，產生大量白煙，反應的化學方程式表示為4P+5O2點燃2P2O5；（2）該實驗的原理是紅磷燃燒消耗氧氣，導致集氣瓶內的壓強減小，水倒流入集氣瓶中的體積則為氧氣的體積，現觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水面最終上升約至1刻度處，由此可知氧氣約占空氣總體積的1/5；（3）如果未冷卻到室溫便打開彈簧夾，那么由于集氣瓶內的壓強變化較小，故進入集氣瓶中的水的體積偏小，即會導致測定的氧氣的體積偏小；紅磷熄滅后，集氣瓶內剩下主要氣體氮氣，說明氮氣既不能燃燒也不能支持燃燒，水面只上升到1/5處，還說明氮氣難溶于水；由于木炭燃燒生成的是二氧化碳氣體，所以裝置內壓強變化不大，進入的水的量也就不多，故用圖B的方法測定空氣中氧氣的體積分數結果會偏低；（4）實驗中紅磷需稍過量，目的是充分消耗集氣瓶中的氧氣；（5）①A、要等紅磷熄滅、集氣瓶冷卻后才能打開止水夾，否則會導致測得的氧氣的體積偏小，錯誤；B、實驗中，水的量應要多些，否則可能沒有到達集氣瓶體積的1/5，錯誤；C、紅磷的量要足量，目的是充分消耗集氣瓶中的氧氣，正確；D、氧氣約占空氣總體積的1/5，故瓶中消耗掉的氣體跟剩下的氣體的體積比約為1：4，正確；故選CD；②圖Ⅱ裝置進行實驗的步驟是首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，按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好，夾緊橡皮管，然后點燃酒精燈，充分反應后撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾，最后讀取注射器活塞的數據，故順序是CABD；③試管容積為45mL，即空氣的總體積為45ml，氧氣約占空氣總體積的1/5，即為9ml，故注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為1ml；④圖Ⅱ實驗的裝置的優點是：是密閉裝置，不會污染空氣，另外也更為精確，可以直接讀出氧氣的體積。