Question

20．某实验小组利用如图装置测量空气中氧气体积分数并取得成功．
【查阅资料】白磷着火点只有40℃．
【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）将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃，说明燃烧不能缺少的一个条件是温度达到着火点，足量的白磷在锥形瓶中未能全部燃烧，说明瓶内剩余气体不支持（填“支持”或“不支持”）燃烧．写出白磷燃烧的化学方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）在整个实验过程中，可观察到气球的变化是先变大，后缩小；
（3）待白磷熄灭锥形瓶冷却到室温后，打开弹簧夹，还可观察到的现象是：①注射器中的水自动喷出来，②当注射器中的水还剩下约4mL时停止下流．导致这些现象发生的原因是白磷燃烧消耗了氧气，瓶内压强减小；空气中氧气的体积分数约占空气的$\frac{1}{5}$．
【得出结论】氧气体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$．

Answer 1

分析 （1）根据燃烧的条件、白磷的性质及燃烧的现象分析回答；
（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）将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃，说明燃烧不能缺少的一个条件是温度达到着火点．足量的白磷在锥形瓶中未能全部燃烧，说明瓶内剩余气体不支持燃烧．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\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）白磷燃烧时放出大量的热，使瓶内压强增大，由于白磷燃烧消耗了氧气，又冷却到室温，瓶内压强减小，所以，可观察到气球的变化是先变大，后缩小；
（3）由于白磷燃烧消耗了氧气，瓶内压强减小，小于外界大气压，所以，注射器中的水自动喷出来，又由于空气中氧气的体积分数约占空气的$\frac{1}{5}$，锥形瓶中空气的体积为230mL，那么消耗掉的氧气的体积为46mL，注射器中水的体积为50mL，减去46mL，因此当注射器中的水还剩下约4mL时停止下流．
答案：
（1）温度达到着火点；不支持；4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）先变大，后缩小；
（3）白磷燃烧消耗了氧气，瓶内压强减小；空气中氧气的体积分数约占空气的$\frac{1}{5}$

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．