Question

小丽对家中的家用制氧机产生了浓厚的兴趣。她通过阅读说明书了解到家用制氧机的工作原理如下：加压时，装填在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气。减压时，分子筛将所吸附的氮气排放。整个过程中，分子筛并不消耗。小丽用这台家用制氧机制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究。

实验I：小丽欲通过以下实验验证所收集的气体是否为纯净的氧气。

【实验记录】

使用步骤	实验现象	化学方程式
取一只250mL的集气瓶，用排水法收集一瓶所带气体，然后把一小块燃着的木炭插入集气瓶中	木炭燃烧得更旺	化学方程式Ⅰ

 

表中，化学方程式Ⅰ是                                         。

【实验结论】收集的气体是纯净的氧气。

【实验反思】老师指出上述实验并不能证明小丽所带来的气体一定是纯净的氧气。该实验不

能证明所收集气体为纯净氧气的原因是                                           。

实验II：测定小丽所带气体中氧气的含量。

同学们在老师的指导下设计了如图所示装置，进行实验，并重复多次。

 

【实验记录】

实验操作	主要实验现象	实验结论及解释
①	检查装置的气密性		装置的气密性良好
②	加入药品，将装置连接固定
③	打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体后关闭止水夹a和b	A中水进入到B中，B中水的体积为200mL。	收集200mL气体（由压强差引起的误差忽略不计）
④	用凸透镜聚光引燃白磷	燃烧，产生大量白烟
⑤	待白磷熄灭并冷却到室温， 打开止水夹	现象Ⅰ	小丽收集的气体不是纯净的氧气

 

表中，现象I是                                        。

白磷燃烧的化学方程式是                               。

【数据记录】

实验次序	1	2	3	4	5
B中剩余水体积/mL	100	42	39	41	38

 

【数据处理】在上表数据中，第1组数据偏差较大，存在明显误差，在数据处理时应删去。

小丽所带气体中氧气的体积分数为            %。

【实验反思】

（1）这台家用制氧机制氧气的过程发生的变化属于               （填“物理变化”或“化

学变化”）。

（2）导致第1组数据产生较大误差的可能原因是                                   。

 

Answer 1

【答案】

实验I：C + O₂CO₂（写出生成CO的反应不扣分）

木炭在集气瓶中燃烧得更旺只能说明集气瓶中氧气的含量高于空气中氧气的含量，不能说明集气瓶中氧气含量为100%（其他合理答案均可得分）

实验II：    B中部分水被吸入A中     4P+5O₂2P₂O₅（2分）

80         物理变化          白磷量不足（其他合理答案均可得分）

【解析】

试题分析：（1）木炭在氧气中充分燃烧，生成二氧化碳气体，不充分燃烧生成一氧化碳，故反应的化学方程式I为：C + O₂CO₂或2C + O₂ ^点燃 2CO

（2）燃烧的现象跟氧气的浓度有关，浓度越大，燃烧现象就越旺，木炭在集气瓶中燃烧得更旺只能说明集气瓶中氧气的含量高于空气中氧气的含量，不能说明集气瓶中氧气含量为100%

（3）结合空气中氧气含量的测定分析，由于白磷能与氧气反应，生成固体五氧化二磷，故反应后，集气瓶中因氧气的减少而使压强变小，待白磷熄灭并冷却到室温时，打开止水夹b，会看到B中部分水被吸入A中；白磷燃烧的化学方程式是：4P+5O₂2P₂O₅

（4）根据题意，由于第1组数据偏差较大，存在明显误差，故在数据处理时已删去；为了进一步缩小误差，可求出另外4次的平均值作为最终结果，则小丽所带气体中氧气的体积为200ml-（42ml+39ml+41ml+38ml）÷4=160m：，故氧气的体积分数=160ml÷200ml=80%

（5）说明书了解到家用制氧机的工作原理如下：加压时，装填在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气。减压时，分子筛将所吸附的氮气排放。可知，这台家用制氧机在制氧气的过程中，只是将空气中的氮气和氧气分离，而没有新物质生成，故发生的变化属于物理变化；

本实验是根据B中水量进入到A的多少，既是白磷燃烧消耗的氧气量，B中剩余的水越多，说明消耗的氧气越少，压强变化小，倒吸的水也就少，所以第1组数据较大，说明氧气没有被消耗完，最可能的情况就是白磷量不足，不足以消耗所有的氧气；

考点：空气中氧气含量的测定，燃烧的现象，物理变化和化学变化，化学方程式的书写