题目内容

19.某化学兴趣小组同学设计了多组实验装置测定空气中氧气的含量.
(1)甲同学设计图1装置进行实验.实验过程中观察到烧杯中的水被倒吸入集气瓶中,其原因是氧气被消耗,产生压强差. 实验过程中经常会出现水小于$\frac{1}{5}$的结果,请你分析可能原因之一是装置漏气.
(2)乙同学设计计出了如图2所示的实验装置.

实验过程:
①检查装置的气密性,气密性良好;
②在集气瓶里装进适量a 体积的水,燃烧匙里放一块白磷(40℃即可燃烧),按图示装置连接仪器,然后在酒精灯上把玻璃棒下端加热,玻璃棒的作用为引燃白磷;(注:集气瓶内的长导管已接近瓶底)
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,现象为剧烈燃烧,产生大量白烟,该反应的文字表达式为:磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷;
(注:白磷与红磷燃烧的产物、现象均相同)
④待集气瓶完全冷却至室温,量出集气瓶中水的体积是b,整个集气瓶的体积是c.从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;
⑤根据a、b、c三个数据,计算出空气中氧气的体积分数.已知C=60ml  a=10ml,则b=20ml,得出结论,氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$.
实验反思:
①组内成员小张对“实验前集气瓶里要装进适量a 体积的水”非常不理解.咨询了组长小明之后,他终于明白“a 体积的水”的作用,其一是为了加快④步骤中集气瓶的冷却速度;其二则主要是形成液封.
②在上述实验中,下列操作的实施和实验现象的出现,会导致实验最后产生的实际值大于理论值的是B
A.装置气密性不好       B.实验前集气瓶里没有装a 体积的水
C.集气瓶没有冷却到室温 D.用红磷代替白磷(红磷的着火点在240℃左右)

分析 红磷和白磷在空气中燃烧都能够生成五氧化二磷,同时产生大量白烟,放出大量的热;
氧气约占空气总体积的五分之一.

解答 解:(1)实验过程中观察到烧杯中的水被倒吸入集气瓶中,其原因是氧气被消耗,产生压强差;
如果装置漏气、红磷不足,没有冷却至室温就打开止水夹时,导致进入集气瓶中的水不到集气瓶容积的五分之一.
故填:氧气被消耗,产生压强差;装置漏气.
(2)玻璃棒的作用为引燃白磷.
故填:引燃白磷.
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,现象为剧烈燃烧,产生大量白烟,该反应的文字表达式为:磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷.
故填:剧烈燃烧,产生大量白烟;磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷.
从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,这是因为白磷燃烧放热,压强增大,导致液面下降,冷却至室温后,氧气消耗,压强减小,导致液面上升.
故填:先下降后上升.
⑤因为氧气约占空气总体积的五分之一,因此集气瓶中的氧气体积为:(60mL-10mL)×$\frac{1}{5}$=10mL,b=10mL+10mL=20mL;
得出结论,氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$.
故填:20;$\frac{1}{5}$.
实验反思:
①组内成员小张对“实验前集气瓶里要装进适量a 体积的水”非常不理解.咨询了组长小明之后,他终于明白“a 体积的水”的作用,其一是为了加快④步骤中集气瓶的冷却速度;其二则主要是形成液封.
故填:形成液封.
②A.装置气密性不好,会导致实验最后产生的实际值小于理论值;       
B.实验前集气瓶里没有装a体积的水,燃烧过程中,由于气体压强增大,导致部分气体通过导管逸出,从而导致实验最后产生的实际值大于理论值;
C.集气瓶没有冷却到室温,会导致实验最后产生的实际值小于理论值;
 D.用红磷代替白磷,如果红磷燃烧,则不影响实验结果,如果红磷不能燃烧,则会导致水不能进入集气瓶,从而导致实验失败.
故填:B.

点评 合理设计实验,科学地进行实验、分析实验,是得出正确实验结论的前提,因此要学会设计实验、进行实验、分析实验,为学好化学知识奠定基础.

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