Question

3．某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（见图I）进行了大胆改进，设计图（Ⅱ）（选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果．

（1）图I中观察到现象是红磷燃烧产生大量白烟，充分反应并冷却后水被倒吸入广口瓶中，约占原瓶内空气体积的$\frac{1}{5}$，发生反应的符号表达式式4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）若用图I装置实验结果是：氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$空气中氧气含量与正常值有明显的偏差，其操作上的原因可能是红磷的量不足，或装置未冷却至室温就打开弹簧夹等（写出一点即可）．
（3）图Ⅱ中（铁架台略去）操作步骤如下：
①点燃酒精灯．
②读取注射器活塞数据．
③撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹．④将少量红磷平装入试管中，将20注射器活塞置于10刻度处，并按图Ⅱ中所示连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管．你认为正确操作顺序是（填序号）．④①③②，
（4）图II所示实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约1mL刻度处才停止．
（5）对照图I实验，你认为图Ⅱ实验有何优点？（回答一点即可）减少实验误差（或节省燃料或不污染环境或便于读数）．

Answer 1

分析 只有熟悉用红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项，才能正确解答本题．

解答 解：（1）图I实验中观察到的现象是红磷燃烧产生大量白烟，充分反应并冷却后水被倒吸入广口瓶中，约占原瓶内空气体积的$\frac{1}{5}$；
磷与氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷．该反应的化学方程式为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）若用图I装置实验结果是：氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$；由于红磷的量不足，或装置未冷却至室温就打开弹簧夹等原因，会导致实验出现误差；所以，若用图I装置实验结果出现明显误差，操作上的原因可能是红磷的量不足，或装置未冷却至室温就打开弹簧夹等．
（3）图Ⅱ实验中正确的实验操作顺序是④①③②．
（4）由于红磷燃烧消耗了容积为45mL的18×180mm的试管内空气的$\frac{1}{5}$，也就是9mL（即45mL×$\frac{1}{5}$）；所以活塞所处的刻度值为10mL-9mL=1mL．
（5）对照图I实验，图Ⅱ实验具有以下优点：减少实验误差，节省燃料，不污染环境，便于读数．
故答案为：
（1）红磷燃烧产生大量白烟，充分反应并冷却后水被倒吸入广口瓶中，约占原瓶内空气体积的$\frac{1}{5}$；4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$；红磷的量不足，或装置未冷却至室温就打开弹簧夹等；
（3）④①③②；
（4）1；
（5）减少实验误差（或节省燃料或不污染环境或便于读数）．

点评 本题主要考查用红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项，难度稍大．