题目内容

12．（一）某班同学用图甲装置测定空气里氧气的含量．
（1）先用弹簧夹夹住乳胶管．点燃红磷，伸入瓶中并塞上瓶塞．能看到的现象是红磷燃烧产生大量白烟，该反应的文字表达式是磷+氧气$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$五氧化二磷．
（2）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况．实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的$\frac{1}{5}$，乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的$\frac{1}{5}$．下列对这两种现象解释合理的是D
①甲同学可能使用红磷的量不足，瓶内氧气没有消耗完
②甲同学可能未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内
③乙同学可能没夹紧弹簧夹，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出
④乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出
A．只有①③B．只有②④
C．只有①②③D．①②③④
（3）若将红磷换成木炭，该实验能否获得成功否（填“能”或“否”）？理由是木炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳是气体，使得内外压强差变化不大．
（二）丙同学对上述实验进行了大胆改进，设计图乙（选用30mL的试管作反应容器）实验方案进行，到了良好的效果．
（1）该实验的操作步骤如下：
①冷却后打开弹簧夹读取注射器活塞的数据；②点燃酒精灯；
③撤去酒精灯；④将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹夹紧橡皮管．
你认为正确的实验操作顺序是④②③①（填序号）
（2）图乙实验中，冷却后打开弹簧夹注射器活塞将从10mL刻度处慢慢左移到约4ml刻度处才停止．
（3）对照图甲实验，你认为图乙实验的优点是实验更准确（回答一点即可）．

分析 （一）（1）考虑红磷能够在空气中燃烧生成五氧化二磷；
（2）根据红磷测定空气里氧气含量的实验原理、操作步骤、注意事项进行分析可以知道：造成测得氧气的体积分数小于五分之一的因素可以从以下四个方面考虑：（1）装置是否漏气；（2）红磷的用量是否充足；（3）瓶内的氧气是否耗尽；（4）装置是否冷却到室温；而造成测得氧气的体积分数大于五分之一的因素可以从以下两各方面考虑：（1）止水夹有没有夹紧；（2）燃烧匙伸入是否过慢等，可以根据这几个方面来分析并解答该题．
（3）考虑碳燃烧生成二氧化碳气体．
（二）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：
（一）（1）先用弹簧夹夹住乳胶管．点燃红磷，伸入瓶中并塞上瓶塞．能看到的现象是红磷燃烧产生大量白烟，该反应的文字表达式是磷+氧气$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$五氧化二磷．
（2）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况．实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的$\frac{1}{5}$，乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的$\frac{1}{5}$．下列对这两种现象解释合理的是：①甲同学可能使用红磷的量不足，瓶内氧气没有消耗完；②甲同学可能未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内；③乙同学可能没夹紧弹簧夹，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出；④乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出．
故选D．
（3）不能用炭粉代替红磷，这是因为炭粉燃烧生成二氧化碳气体，会导致水无法进入集气瓶，从而导致无法测定空气中氧气的含量．
（二）
（2）图Ⅱ实验正确的实验操作顺序是：④②③①．
（3）因为选用30mL的试管作反应容器，而氧气的体积约为空气体积的$\frac{1}{5}$，故图乙实验中，冷却后打开弹簧夹注射器活塞将从10mL刻度处慢慢左移到约4ml刻度处才停止．
（4）对照图甲实验，图乙实验具有以下优点：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；磷+氧气$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$五氧化二磷；（2）D；
（3）否；木炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳是气体，使得内外压强差变化不大；
（4）④②③①；（5）4；（6）实验更准确．

点评 此题是关于对空气中氧气含量的实验考查，解题的关键是了解空气中氧气的含量以及相关的实验要求，属于开放型实验分析题．

练习册系列答案
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（4）写出铁丝在氧气中燃烧的文字表达式铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁．
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（2）铁丝在氧气中燃烧的实验，要绕成螺旋状的目的是增大铁丝的受热面积和氧气充分接触，有利于铁丝持续燃烧；写出铁丝燃烧的文字表达式铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁；其反应的基本类型为化合反应．
（3）硫在空气中燃烧不如在氧气中燃烧剧烈的原因是空气中氧气浓度比纯氧中浓度低．

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