Question

7．某科学兴趣小组的同学在学习了空气中氧气含量的测定的基础上，改进了教材中的实验，设计出了如图所示的实验装置．实验步骤如下：①连接仪器，检查装置气密性，发现装置气密性良好．②在集气瓶里装进适量a体积的水，燃烧匙里放一小块白磷，在酒精灯上把玻璃棒下端加热，按图示把集气瓶中的空气密封起来，把集气瓶内的长导管伸到瓶底，长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中．③把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧产生大量白烟，同时放热．④待白磷燃烧熄灭后，稍加振荡，白烟消失．⑤待集气瓶完全冷却到室温，量出集气瓶中水的体积为b，整个集气瓶的体积为c．⑥根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数．根据以上信息，回答下列问题：
（1）在白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面的变化情况是先下降后上升．
（2）若实验成功，请写出a、b、c三个数据应满足的一个等式关系c+4a=5b或[b-a=$\frac{1}{5}$（c-a）]．
（3）小组成员小冰对实验前“集气瓶里装进适量a体积的水”不理解，咨询老师之后，他终于明白“a体积的水”的作用，它除了吸收生成的“白烟”外，另有两处作用分别是：防止瓶内气体受热膨胀而外泄；加快反应后瓶内气体的冷却速度；
（4）小组成员小宇无意间发现步骤⑤集气瓶内的水中滴加几滴石蕊试液，会变红．这一现象使组内成员积极地开展讨论，小玉认为是由于二氧化碳溶于水，使溶液显酸性，但小张马上反对：空气中二氧化碳的含量很少，而实验中又没有产生二氧化碳，短时间内不可能使溶液显酸性．请根据正确的观点，对变红现象提出大胆的猜想：
可能是白磷燃烧生成的五氧化二磷溶于水，导致溶液显酸性（或五氧化二磷与水反应生成酸）．
（5）上述实验中，若集气瓶内的导管没有被液面封住，则导致测量的结果将偏大（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）根据白磷燃烧时瓶内气体体积的变化情况进行解释；
（2）根据氧气约占空气体积的五分之一，结合图中的体积关系分析解答即可；
（3）围绕“白磷燃烧时集气瓶内压力增大过度，会使集气瓶中气体受热膨胀而逸出”这一因素进行分析；
（4）从使石蕊试液变红色的溶液显酸性的知识进行猜想；
（5）若没有液封住玻璃管会导致气体受热膨胀，逸出一部分空气．

解答 解：（1）白磷燃烧时会放出大量的热，集气瓶内空气受热体积膨胀，气压增大，使集气瓶内的水沿玻璃管流入烧杯内；燃烧停止后，温度下降，瓶内气压减小，烧杯中的水就会沿着玻璃管再流入集气瓶内；故填：先下降后上升．
（2）由于氧气约占空气体积的五分之一，若实验成功，a、b、c三个数据应满足的一个等式关系是：（b-a）=（c-a）×$\frac{1}{5}$；即c+4a=5b；故填：c+4a=5b或[b-a=$\frac{1}{5}$（c-a）]．
（3）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．
故填：防止瓶内气体受热膨胀而外泄；加快反应后瓶内气体的冷却速度．
（4）可能是白磷燃烧生成的五氧化二磷溶于水显酸性，滴加几滴紫色石蕊试液，会变红．
故填：可能是白磷燃烧生成的五氧化二磷溶于水，导致溶液显酸性（或五氧化二磷与水反应生成酸）．
（5）若玻璃管的下端没有被水液封，白磷燃烧放出热量会导致集气瓶内的空气受热膨胀，一部分气体逸出，而造成测量值偏大，故填：偏大．

点评 空气中氧气含量的测定也是中考考查的一个热点，重点考查实验过程中看到的现象以及导致实验结果偏大或偏小的原因．