Question

3．如图1是“空气中氧气体积分数测定”实验的改进装置．主要操作是：在实际容积为150mL的集气瓶里，先装进50mL的水，再按图1连好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃．（白磷40℃即燃烧，燃烧产物与红磷相同）
（1）白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是先下降，后上升；若实验成功，最终集气瓶中水的体积约为70mL．
（2）该实验可推论出氮气的性质为氮气不能与红磷反应，也不能溶于水或与水反应．
（3）若将白磷换成炭粉，该实验能否获得成功？为什么？不能；因为碳燃烧产生气体，使瓶中大气压不变．
（4）集气瓶里预先装进的50mL水，在实验过程中起到哪些作用？（填写序号）
A．加快集气瓶内气体冷却  B．液封导气管末端以防气体逸出  C．吸收五氧化二磷
（5）图2是另一实验小组对测定空气中氧气含量实验的两套装置图，请结合图示回答有关问题．（已知铜和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜固体）

①根据下表提供的实验数据，完成如表

硬质玻璃管中空气的体积	反应前注射器中空气体积	反应后注射器中气体体积	实验测得空气中氧气的体积分数
25mL	15mL	9mL

②装置一和装置二中气球的位置不同，装置二（填“装置一”或“装置二”）更合理，理由是能让空气更易流通，全部通过铜粉，使氧气与铜粉充分反应．
③若实验测得的结果偏小（氧气的体积分数小于21%），可能的原因有哪些？铜粉的量不足；未待装置完全冷却至室温就读数（列举两条）．

Answer 1

分析 （1）根据白磷燃烧生成五氧化二磷进行解答．
（2）根据白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中装置内的压强的变化分析，根据空气中氧气含量考虑；
（3）氮气难溶于水，也不能与水发生反应；
（4）炭粉与氧气反应生成了二氧化碳，二氧化碳是一种气体．根据集气瓶中水可以使瓶内形成密封体系考虑；
（5）①注射器内气体减少的量就是氧气的量；
②从两种装置的区别来分析；
③根据测定空气中氧气的体积分数实验的原理、注意事项分析回答．

解答 解：
（1）白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内的压强先增大，后又降低，因此瓶内水面的变化是先下降，后上升；由于空气中氧气约占空气体积的五分之一，容积为150mL的集气瓶里，先装进50mL的水，所以空气体积是100mL，所以氧气占着20mL，所以最后集气瓶中水的体积约为50mL+20mL=70mL；
故答案为：先下降，后上升；70mL；
（2）水进入瓶内占五分之一．说明氮气不能与红磷反应，也不能溶于水或与水反应；
（3）炭粉尽管能与氧气反应，除去了瓶内的氧气，但由于反应生成了二氧化碳气体，因此瓶内的气体没有减少，气压不会减小，故实验不能测定出空气中氧气的含量．故答案为：不能；因为碳燃烧产生气体，使瓶中大气压不变；
（4）集气瓶内预先装入适量的水，使白磷燃烧时集气瓶内气压不会过度增大，不至于使集气瓶中气体受热膨胀而逸出．同时还可以加快集气瓶冷却，缓冲集气瓶内气压的骤然升高．故答案为：ABC．
（5）①注射器内气体减少的量就是氧气的体积，则实验测得空气中氧气的体积分数为：$\frac{15mL-9mL}{25mL+15mL}$×100%=15%；
②装置二与装置一装置比较，装置二中的气球在玻璃管的后部，更易让空气流通，氧气与铜能充分反应；
③在测定空气中氧气的体积分数时，实验后发现测定氧气的体积分数低于五分之一，可能的原因有：①铜粉的量可能不足，没有将氧气消耗尽；②装置可能漏气，；③实验中可能未冷却至室温就读数等．
答案：
（1）先下降，后上升；70mL
（2）氮气不能与红磷反应，也不能溶于水或与水反应；
（3）不能；因为碳燃烧产生气体，使瓶中大气压不变；
（4）ABC；
（5）①15%；②装置二；能让空气更易流通，全部通过铜粉，使氧气与铜粉充分反应；③铜粉的量不足；未待装置完全冷却至室温就读数．

点评 本考点考查了空气中氧气的含量的探究，并且注重了实验方案的评价，对实验方案进行评价是近几年中考的一个重点，要认真把握．本考点综合性比较强，主要出现在实验题中．