Question

18．某化学兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行探究．

（1）如图1所示装置和药品进行实验，可观察到的现象是：红磷燃烧冒出大量的白烟；，打开止水夹后看到水倒流至瓶中约$\frac{1}{5}$处．
（2）小明同学认为可用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，小丽同学认为不可以，其原因是木炭燃烧产生CO₂气体，瓶内压强不变，水不会倒流．
（3）小芳同学用镁条代替红磷来测定空气中氧气的含量．结果却发现倒吸的水量远远超过集气瓶的$\frac{1}{5}$．小组内同学帮她仔细检查，发现装置的气密性及操作步骤均无问题．你认为造成此现象的原因可能是镁和空气中的其它气体成分发生了化学反应．
（4）小组内同学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药品要可燃，只与空气中的氧气反应而不与其它成分反应，生成物最好是固体．
（5）小组内同学还对该实验进行了如图2改进．（已知试管容积为 45mL）．
实验的操作步骤如下：
①点燃酒精灯．
②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹．
③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，再将弹簧夹紧橡皮管．
④读取注射器活塞的数据．
你认为正确的实验操作顺序是③①②④ （填序号）．注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为1 mL刻度处才停止．

Answer 1

分析 （1）根据红磷在燃烧时的主要现象是：放热，产生大量白烟解答；根据红磷的燃烧结合压强知识分析，红磷与氧气反应生成固体，消耗了瓶内的气体，压强减小，外界大气压会压着水进入集气瓶解答；
（2）根据木炭燃烧产生二氧化碳，集气瓶内气体压强不变解答；
（3）镁条不但可以和氧气反应，也可以和氮气反应，可以据此解答；
（4）根据药品与氧气反应的产物是否能够产生压强差来进行解答；
（5）对于用注射器改进后的仪器其刻度更容易读取，计算部分要注意被反应消耗掉的是试管内的氧气，不包含注射器内的部分．

解答 解：（1）红磷在燃烧时的主要现象是：放热，产生大量白烟；红磷与氧气反应，生成了五氧化二磷固体，所以会导致集气瓶内压强减小，水被压入集气瓶，进入的水量正好占据集气瓶内氧气的空间，约为集气瓶体积的五分之一；
（2）一般不用木炭的原因是：木炭燃烧产生二氧化碳，集气瓶内气体压强不变；
（3）镁条不但可以和氧气反应，也可以和氮气反应，所以消耗的气体的体积要大于五分之一，进入广口瓶中水的体积也会超过五分之一；
（4）根据药品与氧气反应的产物是否能够产生压强差可以知道在选择药品时要保证药品本身是固体，能且只能和空气中氧气反应，且生成物不是气体；
（5）小组内同学还对该实验进行了如图2下改进．（已知试管容积为35mL）．
实验的操作步骤如下：①点燃酒精灯．②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹．
③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，并按上图中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管．④读取注射器活塞的数据．正确的实验操作顺序是③①②④．
而对应用注射器进行的实验改进，相对先前的实验，数据更容易获取，因为注射器有精确的刻度．计算部分要注意反应消耗掉的是试管内的氧气，不包含注射器内的部分，所以消耗氧气是45的$\frac{1}{5}$，即9mL，所以注射器活塞应该向左滑动到“1”．
答案：
（1）红磷燃烧冒出大量的白烟；水倒流至瓶中约$\frac{1}{5}$处．
（2）木炭燃烧产生CO₂气体，瓶内压强不变，水不会倒流．
（3）镁和空气中的其它气体成分发生了化学反应．
（4）药品要可燃，只与空气中的氧气反应而不与其它成分反应，生成物最好是固体（答出两点，即可给分）
（5）③①②④； 1

点评 本考点考查的是空气中氧气含量的探究实验，根据实验操作图，回忆实验中现象，由实验中的注意事项，对实验结果进行评价，从而理解该实验的探究目的．对实验结果进行评价，是近几年中考的重点之一，要好好把握．注意尤其是注射器类似的本身内部有气体的可能的干扰就是要强调对题意的准确把握．熟记用红磷测定空气里氧气含量的实验原理、操作步骤、实验现象、实验结论和注意事项是解答这类题目的基础．