Question

【題目】“空氣中氧氣體積分數的測定”再研究。

（回顧史實）

1774年，某科學家通過用金屬汞在空氣中加熱生成氧化汞等實驗第一次明確得出空氣是由氧氣和氮氣組成的結論。

（1）上文中這位科學家是_____。

A 諾貝爾

B 居里大人

C 門捷列夫

D 拉瓦錫

（2）以下微觀示意圖表示金屬汞蒸氣與氧氣反應的過程，請在反應前方框內畫出正確圖示_____：

（重溫教材）

實驗室常用燃燒紅磷的方法測定空氣中氧氣的含量（裝置如圖），該裝置氣密性檢查的方法（操作·現象·結論）是_____。用化學符號寫出反應式_____。理論上實驗成功時的現象是_____。實際用該方法測出的氧氣含量常常遠低于理論值。

（提出問題）

用燃燒紅磷的方法為什么不能準確地測定空氣中氧氣的含量？

（進行實驗）

查閱資料后，學習小組進行如下實驗：

（1）將數顯設備（電腦等）、三種傳感器（壓強、溫度、O2濃度）、測量裝置進行連接。

（2）檢查裝置的氣密性良好。

（3）打開瓶口橡皮塞，加水并調節使蒸餾水瓶和燒杯內液面相平，夾緊止水夾，打開并調試好傳感器和數顯設備，用酒精燈將足量紅磷點燃，立即將燃燒匙伸入瓶中并塞緊橡皮塞。

（4）燃燒結束后，裝置冷卻到室溫，打開止水夾，待瓶內液面不再上升后再向燒杯中加入一定量的水，使燒杯和瓶內液面相平。在數顯設備上得到的曲線圖（縱坐標為O2濃度：橫坐標為時間，單位為秒；壓強和溫度曲線僅表示該段時間內對應的變化情況）如下圖所示。

（數據分析）

（1）時間約為_____秒時紅磷開始在集氣瓶中燃燒。

（2）壓強曲線BD段降低的原因是_____。

（4）操作_____，引起了壓強曲線DE段變化。

（得出結論）

根據以上探究，用燃燒紅磷的方法不能準確測定空氣中氧氣的體積含量是因為_____。

（反思與交流）

若要更精確地測量空氣中氧氣體積含量，你對實驗的改進建議是：_____。

Answer 1

【答案】D 打開止水夾，用手握住集氣瓶外壁，若導管口出現氣泡，則說明裝置的氣密性良好 冷卻至室溫后，打開止水夾，燒杯中的水進入集氣瓶，進入的水的體積約為集氣瓶中空氣體積的五分之一 100 紅磷燃燒消耗了氧氣，瓶內氣體的量減少，反應完成后容器內的溫度在逐漸降低 打開止水夾 紅磷燃燒不能將裝置中空氣中的氧氣耗盡 將紅磷換成能夠將空氣中的氧氣耗盡的物質來做實驗，同時注意該物質不與空氣中除氧氣之外的其他物質反應，且與氧氣反應的生成物無氣體物質

【解析】

“空氣中氧氣體積分數的測定”再研究。

回顧史實：

（1）1774年，科學家拉瓦錫通過用金屬汞在空氣中加熱生成氧化汞等實驗第一次明確得出空氣是由氧氣和氮氣組成的結論。故選D。

（2）根據金屬汞蒸氣與氧氣反應的過程的微觀示意圖，反應前方框內的微觀圖示為 。

重溫教材：

實驗室常用燃燒紅磷的方法測定空氣中氧氣的含量，結合題中裝置圖，該裝置氣密性檢查的方法是打開止水夾，用手握住集氣瓶外壁，若導管口出現氣泡，則說明裝置的氣密性良好。該反應的化學符號反應式為。理論上實驗成功時的現象是冷卻至室溫后，打開止水夾，燒杯中的水進入集氣瓶，進入的水的體積約為集氣瓶中空氣體積的五分之一。實際用該方法測出的氧氣含量常常遠低于理論值。

提出問題：用燃燒紅磷的方法為什么不能準確地測定空氣中氧氣的含量？

進行實驗并記錄數據。

數據

（1）根據圖示可知，時間約為100秒時紅磷開始在集氣瓶中燃燒。

（2）壓強曲線BD段降低的原因是紅磷燃燒消耗了氧氣，瓶內氣體的量減少，反應完成后容器內的溫度在逐漸降低。

（3）操作打開止水夾，水進入到集氣瓶中，剩余氣體體積減小，氣壓增大，引起了壓強曲線DE段變化。

得出結論：

根據以上探究，用燃燒紅磷的方法不能準確測定空氣中氧氣的體積含量是因為紅磷燃燒不能將裝置中空氣中的氧氣耗盡。

反思與交流：

若要更精確地測量空氣中氧氣體積含量，對實驗的改進建議是將紅磷換成能夠將空氣中的氧氣耗盡的物質來做實驗，同時注意該物質不與空氣中除氧氣之外的其他物質反應，且與氧氣反應的生成物無氣體物質。