Question

【题目】空气中氧气含量测定的再认识。

【经典赏析】拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(装置如图1)，通过该实验拉瓦锡得出了空气是由氧气和____________(填物质名称)组成的，其中氧气约占空气总体积的1/5。

【实验回顾】

(1)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2)，兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于1/5。其原因可能是：装置漏气；红磷量不足，装置内氧气有剩余；_______ ；…

(2)由于红磷在空气中点燃后才放入集气瓶内，实验缺陷：①测定结果不准确；②____________。

【提出问题】能否设计一套实验装置以解决上述缺陷？

【实验改进】

改进一：兴趣小组同学，设计了如图3所示装置：用一个100mL量筒倒扣在水中，使量筒内外液面均位于40mL处，量筒内浮着一个贴有银片的小木块，银片上放有足量白磷，将整套装置置于垫有_________(填仪器名称)的铁架台的铁圈上加热。一会儿，白磷发生燃烧，量筒内液面上升，向烧杯内加水直至量筒内外液面相平，读出此时液面所对刻度。

(3)放白磷的平板用银做的原因是：银的_____________(填物理性质)性好，易将白磷温度升高，且化学性质稳定；

(4)最终，液面大约位于量筒刻度______mL处；白磷燃烧的文字表达式为_____________。

改进二：兴趣小组同学又进行了大胆改进，设计图4(选用容积为40mL的的试管作反应容器，注射器活塞初始位置为20mL处，注射器空间为20mL，活塞与内壁摩擦力及连接管空间容积忽略不计)实验方案进行，收到了良好的效果。

(5)兴趣小组同学装配好图4装置，确认气密性良好后，将弹簧夹松开，直接给足量的红磷加热，红磷燃烧后，一开始活塞的运动方向为_____________，反应完全并冷却后，注射器活塞最终将停留在约为_______mL(填整数)刻度处。

【交流反思】

(6)对照图2，改进后的实验装置有何优点_____________(答一点即可)。

Answer 1

【答案】 氮气 未等冷却就打开弹簧夹 污染空气 (合理答案皆可) 石棉网 导热 32 磷+氧气 五氧化二磷或磷+氧气 五氧化二磷 向右移动 8 减少实验误差(不污染环境或便于读数)(其他合理答案给分)

【解析】拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分，通过该实验得出了空气是由氧气和氮气组成的；(1) 红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量常常远低于1/5，其原因可能是：装置漏气；红磷量不足，装置内氧气有剩余，未等冷却就打开弹簧夹； (2) 红磷在空气中生成五氧化二磷有毒并放出热量，点燃后才放入集气瓶内会赶走瓶内的一部分空气，也会污染空气；给烧杯加热时必须垫石棉网；(3) 放白磷的平板用银做的原因是利用银的导热性好，易将白磷温度升高，且化学性质稳定；(4) 足量白磷燃烧会消耗完装置内的氧气并生成五氧化二磷，即气体体积减少8 mL，故填：32，磷+氧气 五氧化二磷；(5) 兴趣小组同学装配好仪器并确认气密性良好后．第一组同学将弹簧夹夹紧橡皮管，给足量的红磷加热，燃烧结束待试管冷却后松开弹簧夹，由于只消耗了试管内的氧气，所以氧气的体积是40mL的五分之一，为8mL，所以注射器活塞将从20mL刻度处前移到约为 12mL刻度处才停止．第二组同学将弹簧夹松开，直接给足量的红磷加热，由于反应放热，所以红磷燃烧后活塞运动方向为先向右，然后由于氧气消耗，且温度降低，所以活塞最后向左．由于装置内氧气均被消耗，所以氧气的体积为60mL的五分之一，为12mL，所以反应完全并冷却后，注射器活塞最终将停留在约为 8mL刻度处；(6) 对照图2，改进后的实验装置优点：由于一直在密闭环境反应，所以不污染环境，由于注射器有刻度，所以变化读数，所以有点有减少实验误差、不污染环境或便于读数等。