题目内容
【题目】空气中氧气含量测定的再认识。
(实验回顾)实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(装置如图1),写出红磷燃烧的文字表达式_________。如果红磷不足,会导致测定的空气中氧气含量结果____(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(原理应用)兴趣小组同学用家用制氧机(如图2)制取并收集了一袋气体,带到实验室对其进行研究。家用制氧机的工作原理是用分子筛分离空气获得氧气,分子筛是一种内部分布有均匀微小孔径的固体,通过特制的分子筛把空气中的氧分子吸入孔穴而与其它分子分离,该变化属于________(填“物理”或“化学”)变化。该方法制得的氧气浓度如何?兴趣小组同学设计了如图3所示装置来测定氧气的含量。请将下列实验步骤补充完整:
①检查__________。
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,露出白磷后,关闭止水夹a和b。此时,A中水进入到 B中,测得B中水的体积为V1mL。
④用凸透镜聚光引燃白磷,白磷燃烧,产生大量______。
⑤待白磷熄灭并冷却到室温,进行______操作。B中水倒吸进入到A中,测得量筒中的体积变为V2mL。
⑥计算小组同学所带气体中氧气的体积分数。
(1)下列有关这个实验的说法中,正确的有________
A步骤③中,仰视量筒读数会使测得的V1数值偏低;
B步骤④中,白磷燃烧时要保持关闭止水夹a和b;
C步骤⑤中,未冷却至室温会使测得的小组同学所带气体中氧气的含量偏高;
D与图1相比,图3装置的优点有:误差减少和污染减少。
(2)经测定 V1=210mL;V2=50mL,则小组同学所带气体中氧气的体积分数为_______%(精确到0.1%)
(拓展延伸)为了帮助同学们更好地理解测定氧气含量的实验原理,老师利用传感器技术定时测定了实验装置(如图4)内的压强、温度和氧气浓度,三条曲线变化趋势如图5所示。X曲线表示压强变化趋势,Y曲线表示________(填“温度”或“氧气浓度”)的变化趋势。结合Y、Z两条曲线,解释图5中AB段压强变化的原因是_______。
【答案】红磷 + 氧气五氧化二磷 偏小 物理 装置气密性 白烟 打开b ABD 76.2% 温度 红磷燃烧放热,使装置内温度升高,气压增大
【解析】
[实验回顾]红磷燃烧生成五氧化二磷,反应的文字表达式:红磷 + 氧气五氧化二磷;红磷的量不足时,燃烧时就无法将瓶内氧气全部消耗掉,进入水偏少,会导致测定的空气中氧气含量结果偏小;
[原理应用]家用制氧机制氧气的过程中没有生成新物质,属于物理变化;
①实验前,要先检查装置气密性;
④用凸透镜聚光引燃白磷,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b,B中水倒吸进入到A中,测得量筒中的体积变为V2mL;
(1)A、步骤③中,仰视量筒读数会导致读数偏小,从而会使测得的V1数值偏低,该选项说法正确;
B、步骤④中,白磷燃烧时要保持关闭止水夹a和b,以防止集气瓶中的气体和外界交换,该选项说法正确;
C、步骤⑤中,未冷却至室温,会使进入集气瓶中的水偏少,从而使测得的小组同学所带气体中氧气的含量偏低,该选项说法不正确;
D、与图1相比,图3装置的优点有:误差减少和污染减少,该选项说法正确;
(2)经测定 V1=210mL;V2=50mL,则小组同学所带气体中氧气的体积分数= ×100%=76.2%;
[拓展延伸]X曲线表示压强变化趋势,Y曲线表示温度变化趋势,这是因为反应放热温度升高,完全反应后温度降低至室温;结合Y、Z两条曲线,解释图5中AB段压强变化的原因是红磷燃烧放热,温度升高导致压强增大,而消耗氧气又导致压强减小,AB段燃烧放热造成的压强增大大于氧气减少造成的压强减小。