Question

某校化學興趣小組就空氣中氧氣的含量進行實驗探究：
【集體討論】：
（1）討論后同學們認為，選擇的藥品既要能消耗氧氣，又不會跟空氣中的其它成分反應，而且生成物為固體．他們應該選擇（填編號）

B

為了充分消耗容器中的氧氣，藥品的用量應保證

足量

．
A．蠟燭      B．紅磷      C．硫粉
（2）小組同學共同設計了如圖的兩套裝置，你認為合理的是（填編號）

A

．
為了確保實驗的成功，在裝藥品之前應該

先檢驗裝置的氣密性

．
【分組實驗】在討論的基礎上，他們分組進行了實驗．
【數據分析】實驗結束后，整理數據如下：（注：集氣瓶容積為100mL）

組    別	1	2	3	4	5	6
進入集氣瓶中水的體積（mL）	20	21	19	20	22	18

（3）通過對實驗結果的交流，大多數同學都驗證出氧氣約占空氣體積的

1

5

．
通過實驗還可以推斷集氣瓶中剩余氣體的物理性質是

難溶于水

，化學性質是

不能燃燒也不支持燃燒

．
【實驗拓展】
（4）小組的同學做完實驗后又嘗試用木炭重新做了以上實驗，發現水幾乎沒有進入集氣瓶．經討論，小組的同學反思上述實驗的探究過程后認為：用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實驗時，在藥品的選擇或生成物的要求上應考慮的是（答一條）

只能消耗氧氣，生成物常溫下不能為氣體

．
（5）某校研究性學習小組用右下圖裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗，燃燒、冷卻后打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶體積的70%．
①如圖A儀器的名稱是

燒杯

，燃燒、冷卻后打開止水夾，水能進入集氣瓶的原因是

氣體被消耗后壓強變小，水倒吸

．
②如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，則進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的

21

%．現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據空氣的組成可推出減少的氣體中有氮氣．
【發現問題】氮氣是怎樣減少的呢？
【假設一】氮氣與鎂條反應而減少．
【假設二】

二氧化碳與鎂條反應減少或水與鎂條反應減少

．
【查閱資料】鎂條在氮氣中能燃燒，產物為氮化鎂固體．
該反應的文字表達式

鎂+氮氣

點燃

氮化鎂

．
鎂條還可以在二氧化碳氣體中燃燒生成碳和氧化鎂，該反應文字表達式為

鎂+二氧化碳

點燃

碳+氧化鎂

．

Answer 1

分析：（1）根據三種藥品燃燒的生成物考慮；藥品如果少量消耗不完氧氣的結果考慮；（2）根據燃燒匙的位置不同導致的結果考慮；根據實驗開始前的注意事項考慮；（3）根據實驗現象考慮實驗結論和剩余氣體的性質；（4）根據實驗原理來考慮對藥品的選擇方法；（5）①熟記常見儀器的名稱；根據磷燃燒消耗的氧氣來考慮②根據氧氣的體積分數和與鎂條反應的現象考慮，還需結合文字表達式的寫法考慮．

解答：故答案為：（1）由于蠟燭燃燒生成二氧化碳和水，雖然消耗了氧氣但生成二氧化碳，壓強基本保持不變，所以蠟燭不變，硫粉燃燒雖然消耗了氧氣，但生成二氧化硫氣體，壓強也保持不變，所以硫粉不行，磷燃燒生成五氧化二磷屬于固體，瓶內氣體壓強減小，所以紅磷可以；
（2）燃燒匙的位置太靠上不利于磷的燃燒，且磷燃燒時放出大量的熱，容易將瓶塞鼓開，如果裝置漏氣會導致瓶內外壓強相等，水不會進入瓶內，會進入瓶內的水少；
（3）根據圖表中實驗的數據可知氧氣約占空氣體積的

1

5

，由于磷燃燒消耗了氧氣，所以說明剩余氣體不具有可燃性，又因為水被壓入瓶內后，剩余氣體并沒有溶到水中，所以剩余氣體難溶于水；
（4）該實驗的原理是消耗氧氣，使瓶內氣體壓強減少，在外界大氣壓的作用下水被壓入瓶內，所以可燃物只能與空氣中氧氣反應，即只消耗氧氣，生成物常溫下不能為氣體，這樣才能導致瓶內壓強減小；
（5）①由于磷燃燒消耗氧氣生成五氧化二磷固體，使瓶內氣體壓強減小，小于外界大氣壓，水被壓入瓶內；
②如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，則進入集氣瓶中水的體積最多只能是與氧氣的體積相同，而空氣中氧氣的體積分數為21%，所以進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的21%；要假設鎂條與它所接觸的物質反應使鎂條減少，例如與二氧化碳反應，與水反應等；
文字表達式的寫法是反應物寫在箭頭的左邊，生成物寫在箭頭的右邊，反應物和生成物不僅一種時要用加號連接，反應條件寫在箭頭的上邊．  
故答案為：（1）B；足量（2）A，先檢驗裝置的氣密性（3）

1

5

，難溶于水，不能燃燒也不支持燃燒（4）只能消耗氧氣，生成物常溫下不能為氣體（5）燒杯；氣體被消耗后壓強變小，水倒吸；21；二氧化碳與鎂條反應減少或水與鎂條反應減少等；鎂+氮氣

點燃

氮化鎂、鎂+二氧化碳

點燃

碳+氧化鎂．

點評：通過回答本題知道了空氣中氧氣的含量測定實驗的注意事項，并能推測出剩余氣體的性質，同時練習了文字表達式的寫法．