Question

15．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）如图甲所示装置和药品进行实验，集气瓶中发生反应的文字或符号表达式为红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅，实验中可观察到红磷燃烧的现象是产生大量的白烟．
（2）该组同学做了6次实验，整理数据如下：

	1	2	3	4	5	6
进入集气瓶中水的体积（mL）	20	21	19	20	22	18

（注：集气瓶容积为100mL）通过6次实验，该组同学探究出氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$或20%，该组同学通过多次实验得出结论的目的是多次实验，减小误差，通过该实验还可以推断出集气瓶中剩余气体的物理性质是难溶于水，化学性质是不能燃烧（或不支持燃烧）．
（3）小林同学利用甲图装置测定空气中氧气的含量，下列操作会使测定结果偏小的是AD（填序号??A实验装置可能漏气???????B实验中所取的红磷过量
C?实验前没有将弹簧夹夹紧??D?红磷燃烧结束后，没等装置冷却就打开弹簧夹
（4）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二氧化碳气体，集气瓶内气压几乎不变，水不会倒吸，小强同学预先在集气瓶内加入氢氧化钠溶液反应后，用木炭做实验也收到了较好的效果．
（5）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刚才实验的体积．小组内的同学帮她仔细检查，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条能与氮气反应．
（6）小组内同学查阅资料后知道白磷40℃即燃烧，燃烧产物与红磷相同，于是采用改进后的乙装置进行重新探究．主要操作是：在实际容积为100mL的集气瓶里先装进30mL的水，再按图连好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃．
①白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是先下降后上升，若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为44mL．
②你认为集气瓶里预先装进的水有哪些作用？abc（填序号）
a．加快集气瓶冷却    b．液封导气管末端以防气体逸出    c．缓冲集气瓶内气压的骤然升高．

Answer 1

分析 （1）根据红磷燃烧生成五氧化二磷以及燃烧的现象进行解答；
（2）根据图表可知氧气约占空气体积以及氮气的性质进行解答；
（3）根据要使本实验成功，必须注意以下几点：①装置的气密性好；②红磷足量；③必须冷却到室温再读数进行解答；
（4）根据木炭燃烧生成二氧化碳以及二氧化碳能被氢氧化钠溶液吸收进行解答；
（5）根据镁条能与氮气反应生成氮化镁进行解答；
（6）根据白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是：先下降后上升，因为瓶内的气体先受热体积膨胀，后冷却缩小进行解答

解答 解：（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字或符号表达式为红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；实验中可观察到红磷燃烧的现象是产生大量的白烟；
（2）集气瓶容积为100mL，

	1	2	3	4	5	6
进入集气瓶中水的体积（mL）	20	21	19	20	22	18

根据图表可知氧气约占空气体积为1/5或20%；该组同学通过多次实验得出结论的目的是多次实验，减小误差；通过该实验还可以推断出集气瓶中剩余气体的物理性质是难溶于水，化学性质是不能燃烧（或不支持燃烧）；
（3）根据要使本实验成功，必须注意以下几点：①装置的气密性好；②红磷足量；③必须冷却到室温再读数，所以实验装置可能漏气、红磷燃烧结束后，没等装置冷却就打开弹簧夹，都会导致测定结果偏小；
（4）木炭燃烧生成二氧化碳气体，所以不能用木条代替红磷；二氧化碳能被氢氧化钠溶液吸收，所以预先在集气瓶内加氢氧化钠溶液后，用木炭做实验也收到了较好的效果；
（5）镁条能与氮气反应生成氮化镁，所以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刚才实验的体积；
（6）①白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是：先下降后上升，因为瓶内的气体先受热体积膨胀，后冷却；若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为：（100mL-30mL）×$\frac{1}{5}$+30mL=44mL；
②集气瓶里预先装进的水的作用：加快集气瓶冷却、液封导气管末端以防气体逸出、缓冲集气瓶内气压的骤然升高．
故答案为：（1）红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；产生大量的白烟；
（2）$\frac{1}{5}$或20%；多次实验，减小误差；难溶于水；不能燃烧（或不支持燃烧）；
（3）AD；
（4）木炭燃烧产生二氧化碳气体，集气瓶内气压几乎不变，水不会倒吸；氢氧化钠；
（5）镁条能与氮气反应；
（6）①先下降后上升；44；②abc．

点评 本考点考查了空气中氧气的含量的探究，并且注重了实验方案的评价，对实验方案进行评价是近几年中考的一个重点．评价包括对实验方案的评价、实验过程的评价、实验结论的评价等，要认真把握．本考点综合性比较强，主要出现在实验题中．