Question

为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如图所示的实验方案：
在一个隔热效果良好的容器上方安装一个可自由上下移动的活塞（活塞质量忽略不计，起始位置在5刻度处）．加热容器，使容器温度达到80℃（已知白磷燃烧所需的最低温度为40℃）．请回答：
（1）实验过程中，可以观察到：白磷

燃烧

，产生大量

白烟

，活塞先向

上

移动，再向

下

移动，最后停在刻度

4

处．涉及到的反应符号表达式是

4P+5O₂

点燃  .

2P₂O₅

．
（2）由此实验得出的结论

氧气约占空气总体积的五分之一

．
（3）有位同学用木炭取代白磷来进行实验，结果实验失败，请你分析实验失败的原因是

木炭燃烧生成二氧化碳气体，容器内气体压强基本不变

．向容器中加入少量的

浓的氢氧化钠溶液

，然后完成实验，就能得到相同的实验结果．

Answer 1

分析：本实验的改进在于加热方式和体积的测定方式上，放弃了对液体的依赖，从而使结果更准确一些．先根据所选药品分析利用白磷燃烧消耗氧气，装置内气压减小小于外界大气压，活塞向下移动，再观察活塞最终到达的位置确定氧气的含量．

解答：解：（1）反应中由于释放出大量的热，导致密闭容器内的气体体积明显膨胀，所以体积先大后小，也就导致活塞先上后下，由于该过程涉及到的反应是4P+5O₂

点燃  .

2P₂O₅；所以会导致容器内的压强变小，而空气中氧气的体积分数是

1

5

，所以最终活塞会停止在刻度“4”处；
（2）由开始刻度指在5到实验后指在4处，可得到结论氧气约占空气总体积的五分之一，
（3）实验的替代物则是对实验原理的在思考，在现有的实验中所用药品必须是对应产物不是气体的，而木炭和氧气反应会生成二氧化碳气体，所以木炭在本实验中不能使用，如果使用木炭则可以再容器中滴入少量浓的氢氧化钠溶液对生成的二氧化碳进行吸收，则能达到实验的目的；
故答案为：（1）①燃烧，②白烟，③上，④下，⑤4；（2）氧气约占空气总体积的五分之一；（3）木炭燃烧生成二氧化碳气体，容器内气体压强基本不变；浓的氢氧化钠溶液；

点评：本题采用新颖的实验装置测空气中氧气的含量并对实验进行分析，综合性强，针对性强，有利于活跃学生的思维和培养学生的探究兴趣．