Question

19．某化学兴趣活动小组为测定空气中氧气的含量，进行如下探究实验：
①如图甲在一个具有刻度和可以滑动的活塞的玻璃容器中放入一粒白磷（白磷燃烧所需的最低温度为40℃），将玻璃容器固定好，放在盛有85℃热水的烧杯上，请回答下列问题：
Ⅰ．实验中可以看到玻璃容器内发生的现象：
①白磷燃烧时的现象是剧烈燃烧，产生白烟，该反应的化学方程式是4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
②活塞先向右后向左移动，实验结束后，恢复至常温，活塞应停在刻度4处，出现该现象的原因是白磷燃烧消耗了空气中气态的氧气而生成了固态的五氧化二磷，从而使玻璃容器内的气体体积减小．
Ⅱ．此实验中白磷要过量，目的是除尽氧气．
②小军根据燃烧红磷测定空气中氧气含量的实验原理，认为可用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，并按图乙装置进行实验．他依据的实验原理可能是木炭燃烧消耗氧气．
Ⅰ．小军检查装置气密性后，将盛有足量红热木炭的燃烧匙迅速伸入集气瓶中，并把塞子塞紧，待红热的木炭熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，并未发现倒吸现象．经过认真分析，小军发现实验失败的原因是集气瓶中的压强没有变化．
Ⅱ．小军反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择或生成物的要求上应考虑的是（答一条）药品要能在空气中燃烧．

Answer 1

分析 点燃条件下，白磷燃烧生成五氧化二磷；空气主要是由氮气和氧气组成的，其中氧气的体积分数为五分之一；本实验是借助能够和空气中某一成分的反应消耗掉装置内气体，并且通过等体积外界气体的进入实现对消耗气体体积的测定．所以在实验中要保证装置的气密性良好，要保证对气体的尽可能消耗，同时要防止生成新的气体，即反应所使用物品必须本身是非气体（这样可以多加，利于对氧气的尽可能消耗），同时生成物也不能是气体（保证外界液体的等量进入）．

解答 解：①实验中可以看到玻璃容器内白磷燃烧的现象是剧烈燃烧，产生白烟，该反应的化学式表达式为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
故填：剧烈燃烧，产生白烟；4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
②空气主要是由氮气和氧气组成的，因此，白磷消耗完氧气后剩余的气体主要是氮气；空气中氧气的体积分数为五分之一；活塞在整个实验中的运动状况是：因为白磷燃烧放出大量的热，温度升高，压强增大，活塞先向右，温度降低后，压强减小，活塞向左运动，最后停在刻度4处．出现该现象的原因是：白磷燃烧消耗了空气中气态的氧气而生成了固态的五氧化二磷，从而使玻璃容器内的气体体积减小．故填：先向右后向左；4；白磷燃烧消耗了空气中气态的氧气而生成了固态的五氧化二磷，从而使玻璃容器内的气体体积减小；
Ⅱ．实验成功的关键为白磷过量、反应充分、气密性良好等，白磷过量是为了除尽氧气．故填：除尽氧气．
②通过可燃物消耗氧气使装置内气压减小，外界液体就可以等体积进入，从而测定出氧气的体积．故填：木炭燃烧消耗氧气．
Ⅰ．木炭燃烧虽消耗了氧气，但产生了新的气体，致使集气瓶内气体压强没在明显变化，故答案为：集气瓶中的压强没有变化．
Ⅱ．能够和氧气等单一物质反应，且本身不能是气体且生成物不能是气体（如果能够像办法处理后期生成的气体也可以考虑使用）．故答案为：要能消耗氧气，又不会跟空气中的其他成分反应，而且生成物为固体．
故答案为：药品要能在空气中燃烧；燃烧时只消耗氧气；生成物最好不是气体，如果生成物是气体，则应用其它物质将其完全吸收…（合理均可）．

点评 对实验改进要充分结合实验原理来进行，同时在改进过程中要考虑物质本身的性质特点（如木炭的燃烧对应产物不仅仅是二氧化碳的问题）．