Question

4．某课外活动小组在学习了书本“空气中氧气含量的测定”实验，知道五氧化二磷（P₂O₅）不能随便排放在空气中，否则会对空气造成污染，所以对该实验进行了改进：在由两个注射器组成的密闭系统内共有25mL空气（如下图）．然后给装有红磷的玻璃管加热．同时交替推动两个注射器的活塞，至玻璃管内的红磷变成白烟，且较长时间内无进一步变化时停止．停止加热后，待冷却至室温将气体全部推至一个注射器内．
请根据你对上述实验的理解，回答下列问题：
①在实验加热过程中，交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是使注射器内的氧气充分与红磷反应．
②写出该实验中反应的文字表达式磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
③小强测得实验结果如下：

反应前注射器内气体总体积	反应后注射器内气体总体积
25mL	22mL

由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数＜ 2l%（填“＞”、“=”、“＜”）．
造成该实验出现误差的原因可能是abc．（填字母序号）
a．没有充分交替缓缓推动两个注射器活塞；    b．读数时没有冷却至室温；
c．加入红磷量太少；                        d．加入红磷量太多
④如果让你选择哪种药品来做该实验时，你认为入选的药品必须具备的条件是既能除去氧气，又不与空气中的其物质发生反应，且生成物在常温下是固体．

Answer 1

分析 ①根据交替缓慢推动两个注射器能使气体与红磷充分接触解答；
②根据红磷与氧气点燃生成五氧化二磷的性质书写反应的文字表达式；
③在本实验中测定的数据要受多种因素影响：应交替缓缓推动两个注射器活塞，为了耗尽注射器里的空气中的氧气，加入的红磷的量必须是足量的，读数时应冷却至室温，装置的气密性必须好等．
④从能消耗氧气和生成物的状态分析．

解答 解：①交替缓慢推动两个注射器能使气体与红磷充分接触，以便耗尽装置内的氧气；故填：使注射器内的氧气充分与红磷反应；
②红磷与氧气点燃生成五氧化二磷，文字表达式为红：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；故填：红磷+氧气 $\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
③测定的空气中氧气的体积分数为$\frac{25mL-22mL}{25mL}$×100%=12%＜21%；分析小强测定的数据比实际数据偏小，原因主要有以下几个原因：注射器的前端、玻璃管管比较细，不利于铜丝与注射器里的氧气反应，未交替缓缓推动两个注射器活塞，加入的红磷的量不足，没有完全消耗掉氧气，读数时没有冷却至室温等；故填：＜；abc；
④为了达到实验目的，选择的试剂应既能除去氧气，又不与空气中的其物质发生反应，且生成物在常温下是固体，故填：既能除去氧气，又不与空气中的其物质发生反应，且生成物在常温下是固体．

点评 测定空气中氧气体积分数的实验方案比较多，方法各异，但其原理是一致的，即利用可燃物在密闭容器内的空气中燃烧，耗尽其中的氧气，使容器内气体的减小或压强小于外界大气压，水或其他液体进入容器内的体积约为为氧气的体积，从而得出结论，但实验时，应注意：可燃物必须是过量的；装置的气密性必须好；燃烧完毕，必须要等装置冷却至室温等．