Question

（2009?杭州）“空气中氧气含量的测定”有多种方法．甲生设计了如图所示的实验方案：在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温，打开铁夹，水注入集气瓶．回答下列问题：

（1）、反应结束后，打开铁夹，水自动注入集气瓶的直接原因是

装置内的压强小于外界的气压

．
（2）、乙生也设计了一个如图所示的实验方案，装置和操作同甲类似，只不过用硫粉代替了红磷，并增加了滴管．要使实验成功，乙在滴管中应加入

氢氧化钠（其他碱也可）

溶液．并反应后滴入，写出该溶液发生反应的化学方程式

SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O

．
（3）、若空气中氮气也能和红磷反应，能否用该方法来测定空气中氧气的含量？

不能

．
（4）、丙生想利用氧气和某种金属的反应，来测定空气中的氧气含量．他选择利用下列仪器、药品：①带瓶塞的l000ml烧瓶②电子天平（称量精度为0.01克）③酒精灯④某种金属粉末．他的实验步骤如下：准确称量某种金属粉末的质量（足量），将其放入烧瓶，塞紧瓶塞，放置一段时间后，倒出烧瓶中粉末，并称其质量．写出丙生的实验思路

借助金属反应消耗氧气引起的质量变化，从而求出氧气的体积，最终求出空气中氧气的含量

．

Answer 1

分析：（一）空气成分的测定实验的原理是利用某种物质燃烧消耗空气中某一成分，导致装置内的压强减小，从而使等体积液体倒流进入装置内．液体倒流的直接原因是装置内外的压强差，最根本的原因是物质燃烧对气体的消耗．这就要求生成物不能是气体，而当生成物为气体时，我们就必须想办法让液体能够和生成的气体反应或者溶解．
（二）乙同学实验中生成二氧化硫气体，借助二氧化硫的溶解性当然可以实现目的，但是为了促进溶解进行，或者叫启动反应的发生，我们可以借助更快捷的反应就是氢氧化钠溶液来吸收二氧化硫，这样水就能够更迅速进入装置内去溶解二氧化硫．
（三）对于使用天平来测定，要学会倒推，知道质量就可以根据密度求体积，所以要根据操作去分析实验的思路和原理．

解答：解：
（一）空气成分的测定实验的原理是利用某种物质燃烧消耗空气中某一成分（这就排除了第四问，当氮气也能反应时时不能用来测定空气成分的），导致装置内的压强减小，从而使等体积液体倒流进入装置内．液体倒流的直接原因是装置内外的压强差，最根本的原因是物质燃烧对气体的消耗．这就要求生成物不能是气体，而当生成物为气体时，我们就必须想办法让液体能够和生成的气体反应或者溶解．
（二）乙同学实验中生成二氧化硫气体，借助二氧化硫的溶解性当然可以实现目的，但是为了促进溶解进行，或者叫启动反应的发生，我们可以借助更快捷的反应就是氢氧化钠溶液来吸收二氧化硫，这样水就能够更迅速进入装置内去溶解二氧化硫．
（三）根据对天平和烧瓶体积的强调，还有天平称量的是金属质量在反应前后的变化，我们可以看出对氧气的量是借助金属对氧气的消耗来实现测定的，是测定的质量，而要想将质量转化为体积，只需要一个密度就可以．
故答案：
（1）装置内的压强小于外界的气压
（2）氢氧化钠溶液（其他碱性物质也可）；  SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O
（3）不能
（4）借助金属消耗氧气引起的质量变化，从而计算出氧气的体积，最终求出空气中氧气的含量．

点评：要在实验改进中学会根据实验的操作来研究实验的思路，例如本题在天平上就要结合题目中提供的操作过程去猜想实验思路．