Question

【题目】某科学兴趣小组的同学在学习了空气中氧气含量的测定的基础上，改进了教材中的实验，设计出了如图所示的实验装置。实验步骤如下：

①连接仪器，检查装置气密性，发现装置气密性良好。

②在集气瓶里装进适量a体积的水，燃烧匙里放一小块白磷，在酒精灯上把玻璃棒下端加热，按图示把集气瓶中的空气密封起来，把集气瓶内的长导管伸到瓶底，长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中。

③把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧产生大量白烟，同时放热。

④待白磷燃烧熄灭后，稍加振荡，白烟消失。

⑤待集气瓶完全冷却到室温，量出集气瓶中水的体积为b，整个集气瓶的体积为c。

⑥根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数。

根据以上信息，回答下列问题：

（1）在白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面的变化情况是_____。

（2）若实验成功，请写出a、b、c三个数据应满足的一个等式关系_____。

（3）小组成员小宇无意间发现步骤⑤集气瓶内的水中滴加几滴石蕊试液，会变红。这一现象使组内成员积极地开展讨论，小玉认为是由于二氧化碳溶于水，使溶液显酸性，但小张马上反对：空气中二氧化碳的含量很少，而实验中又没有产生二氧化碳，短时间内不可能使溶液显酸性。请根据正确的观点，对变红现象提出大胆的猜想：_____。

（4）上述实验中，若集气瓶内的导管没有被液面封住，则导致测量的结果将_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

Answer 1

【答案】先下降后上升 c+4a＝5b 可能是白磷燃烧生成的五氧化二磷溶于水，导致溶液显酸性（或五氧化二磷与水反应生成酸） 偏大

【解析】

（1）白磷燃烧时会放出大量的热，集气瓶内空气受热体积膨胀，气压增大，使集气瓶内的水沿玻璃管流入烧杯内；燃烧停止后，温度下降，瓶内气压减小，烧杯中的水就会沿着玻璃管再流入集气瓶内，故填先下降后上升。

（2）整个集气瓶的体积为c，集气瓶里装进适量a体积的水，所以集气瓶中空气的体积为（c﹣a），由于氧气约占空气体积的五分之一，若实验成功，则（b﹣a）＝（c﹣a）×1/5，即c+4a＝5b，故填c+4a＝5b。

（3）可能是白磷燃烧生成的五氧化二磷溶于水显酸性，滴加几滴紫色石蕊试液，溶液会变红，故填可能是白磷燃烧生成的五氧化二磷溶于水，导致溶液显酸性（或五氧化二磷与水反应生成酸）。

（4）若玻璃管的下端没有被水液封，白磷燃烧放出热量会导致集气瓶内的空气受热膨胀，一部分气体逸出，而造成测量值偏大，故填偏大。