Question

19．某实验小组利用如图所示装置测量空气中氧气体积分数并取得成功．
【查阅资料】温度达到40℃时，白磷便可燃烧．
【提出问题】氧气体积约占空气总体积的多少？
【实验准备】锥形瓶内空气体积为230mL，注射器中水的体积为50mL，该装置气密性良好．
【实验探究】装入药品，按图所示连好仪器，夹紧弹簧夹．先将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃，然后将锥形瓶从热水中取出．
【现象分析】
（1）写出白磷燃烧的化学方程式：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）在整个实验过程中，可观察到气球的变化是先鼓后瘪．
（3）待白磷熄灭，锥形瓶冷却到室温后，打开弹簧夹，还可观察到的现象是：
①注射器中的水自动喷出来，导致上述现象发生的原因是白磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，使瓶中气压降低；
②当注射器中的水还剩下约4mL时停止下流．导致上述现象发生的原因是锥形瓶中氧气约占46mL，当注射器中的水进入锥形瓶约46mL后，瓶中气压与外界相当．
【得出结论】氧气体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$．

Answer 1

分析 （1）根据白磷燃烧的反应分析回答；
（2）根据瓶内压强的变化分析气球的变化；
（3）根据瓶内压强的变化及空气中氧气的体积分数分析．

解答 解：（1）白磷燃烧生成了五氧化二磷，反应的化学方程式：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）白磷燃烧时放出大量的热，使瓶内压强增大，由于白磷燃烧消耗了氧气，又冷却到室温，瓶内压强减小．所以，可观察到气球的变化是：先变大，后缩小．
（3）白磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，使瓶中气压减小，注射器中的水自动喷出来；锥形瓶中氧气约占46mL，当注射器中的水进入锥形瓶46mL后，瓶中气压与外界相当．所以，当注射器中的水还剩下约4mL时停止下流．通过该实验可以得出：氧气体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$．
故答案为：（1）4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）先鼓后瘪（其他合理描述也可）；
（3）①白磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，使瓶中气压降低
②4；锥形瓶中氧气约占46 mL，当注射器中的水进入锥形瓶约46 mL后，瓶中气压与外界相当（其他相似描述也可，但第二问须答出“锥形瓶中氧气约占46mL”）

点评 本题主要考查实验测定空气中氧气含量的原理及实验的现象，解此类问题时关键是分析清楚实验原理．