题目内容
【题目】下面是测量空气中氧气体积含量的实验:
(1)实验小组按A装置进行实验后,发现进入集气瓶中水的体积超过总容积的1/5,你认为导致这一结果的原因可能是_____(填序号)。
A.实验前未将橡胶管夹紧; B.实验前导管中未加满水; C.红磷过量;D.氧气未消耗完; E.点燃的红磷伸入集气瓶速度过慢,使空气膨胀逸出。
(2)因气体受热迅速膨胀,可能出现集气瓶爆裂、橡皮塞冲出等情况,实验小组将A进行了如B的改进,其所加气球的作用是________。
(3)实验小组又进行反思,B实验可以避免不安全因素,但是测得结果仍然不够准确。未形成真正的隔离体。该实验小组通过查阅资料,选定白磷(与红磷一样是一种磷的单质,燃烧产物也相同)在如图C所示装置中测量空气中氧气体积分数并取得成功。
[查阅资料]白磷着火燃烧的温度为40℃。
[提出问题]氧气体积约占空气总体积的多少?
[实验准备]锥形瓶内空气体积为230mL,注射器中水的体积为50mL,该装置气密性良好。
[实验探究]装入药品,按图所示连接好仪器,夹紧弹簧夹。先将锥形瓶底部放入热水中,白磷很快被引燃,然后将锥形瓶从热水中取出。
[现象分析]
(1)将锥形瓶底部放入热水中,目的是______,足量的白磷在锥形瓶中未能全部燃烧,说明瓶内剩余气体____燃烧(填“支持”或“不支持”),瓶内剩余气体是_____ 的氮气(填“纯净”或“不纯净”)。写出白磷在空气中燃烧的文字表达式:_____。
(2)在整个实验过程中,可观察到气球的变化是_________。
(3)待白磷熄灭、锥形瓶冷却到室温后,打开弹簧夹,还可观察到的现象是:①注射器中的水自动喷射出来,导致这个现象发生的原因是:____________;②当注射器中的水还剩约4mL时停止下流,导致这个现象发生的原因是:__________。
【答案】AE 缓冲瓶内气压的变化,避免出现集气瓶爆裂、橡皮塞冲出等情况 点燃白磷 不支持 不纯净 磷+氧气五氧化二磷 小气球先膨胀后缩小 白磷燃烧消耗瓶内氧气,瓶内气体减少,压强小于瓶外大气压所致 瓶内原空气中氧气的体积为46ml.
【解析】
(1)A、实验前未将橡胶管夹紧,会使瓶内的部分氧气和其它气体在红磷燃烧时排出,等装置冷却后,使瓶内的气压变得更小,从而使进入瓶内水的体积超过瓶内气体体积的 1/5 ;B、实验前导管中未加满水,等装置冷却后,只能使流入瓶内的水减少,而不能使流入瓶内水的体积超过瓶内气体体积的 1/5 ;C、红磷过量,只能使瓶内的氧气耗尽,不会使流入瓶内水的体积超过瓶内气体体积的 1/5;D、氧气未消耗完,只能使流入瓶内水的体积小于瓶内气体体积的 1/5 ;E.点燃的红磷伸入集气瓶速度过慢,使空气膨胀逸出,等装置冷却后,使瓶内的气压变得更小,从而使进入瓶内水的体积超过瓶内气体体积的 1/5,通过以上分析可以知道AE都能使流入瓶内水的体积超过瓶内气体体积的 1/5,故选AE。
(2)红磷燃烧放出热量,瓶内气体受热迅速膨胀,瓶内压强急剧增大,可能出现集气瓶爆裂、橡皮塞冲出等情况。添加气球后能够缓冲瓶内气压的变化,避免出现集气瓶爆裂、橡皮塞冲出等情况,故填缓冲瓶内气压的变化,避免出现集气瓶爆裂、橡皮塞冲出等情况。
(3)将锥形瓶底部放入热水中,可以使白磷的温度升高达到红磷的着火点进而燃烧起来,故填点燃白磷;
反应后足量的白磷没有完全燃烧还有剩余,说明剩余的气体不能支持白磷燃烧,故填不支持;
剩余的气体除氮气外,还有稀有气体、二氧化碳及其他气体,并不是纯净的氮气,故填不纯净;
白磷和氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷,故文字表达式写为磷+氧气 五氧化二磷。
(4)实验开始时,白磷燃烧放出热量,瓶内气体受热体积膨胀,压强增大,气球随之膨胀;试验结束后,瓶内氧气减少,温度降低,瓶内剩余气体体积减小,压强减小,气球随之变小,故填小气球先膨胀后缩小。
(5)白磷与瓶内氧气反应生成固体五氧化二磷,氧气消耗尽,冷却到室温,瓶内压强减小低于瓶外大气压,在大气压的作用下注射器中的水自动喷射出来,故填白磷燃烧消耗瓶内氧气,瓶内气体减少,压强小于瓶外大气压所致;
②氧气约占空气体积的1/5,锥形瓶内空气体积为230mL,所以其中氧气为46mL。白磷燃烧停止后,瓶内氧气耗尽,压强低于瓶外大气压,在大气压的作用下注射器中的水自动喷射出来。当进入瓶内水的体积为46mL,即水占据了原来氧气的体积,瓶内气体的压强与瓶外压强相同,注射器停止喷水,故填瓶内原空气中氧气的体积为46mL。
【题目】实验室常用高锰酸钾粉末制取氧气(装置A),也可以用过氧化氢溶液和催化剂二氧化锰来制取氧气(装置B)。
(1)标出仪器a、b的名称:a______________;b____________。
(2)写出一种实验室制取氧气的文字表达式:__________。
(3)装置A中应在试管口放_________,以防高锰酸钾粉末进入导管。
(4)从反应物状态和反应条件来比较装置A和B的差异:(补充下表)
装置A | 装置B | |
反应物状态 | ①、__________ | ②、_____________ |
反应条件 | ③、___________ | ④、_____________ |
(5)用装置B制得的氧气带有少量水蒸汽,可用浓硫酸除去水蒸气,请在下列方框图中添上带橡皮塞的玻璃导管,完成除去水蒸气的实验装置图。___________