Question

17．有如下装置来测定空气中氧气含量，（白磷的组成与红磷相同，但是更容易燃烧）．已知试管的体积为20mL，注射器的刻度在5mL处，忽略试管与注射器连接处管内的空气．试讨论：
（1）若实验前夹紧弹簧夹，实验结束后再打开弹簧夹，注射器活塞会慢慢向左移到约ml刻度处，从该实验现象可得到的结论：氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$，该实验能否用木炭代替白磷否（填“能”或“否”），为什么？碳燃烧后的生成物是气体二氧化碳，生成二氧化碳的体积与消耗氧气的体积相当，瓶内压强变化不大．
（2）下列实验操作，对实验结果有影响的是AB．
A．装置漏气             B．白磷的量不足             C．用干燥的红磷代替白磷做实验
（3）这套实验装置与书本上的相比，有何优点？能够减小实验误差，防止污染．

Answer 1

分析 （1）根据测定氧气在空气中的体积分数的实验探究，要把空气中的氧气消耗掉解答；
（2）要使本实验成功，必须注意以下几点：①装置的气密性好；②白磷足量；③必须冷却到室温再读数解答；
（3）根据实验装置能够减小伸入红磷造成的空气外逸等误差进行分析．

解答 解：
（1）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，这时白磷燃烧消耗掉的只是试管内的氧气为20mL×$\frac{1}{5}$=4mL，所以活塞应停在5mL-4mL=1mL的刻度处；从该实验现象可得到的结论是氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$，碳燃烧后的生成物是气体二氧化碳，生成二氧化碳的体积与消耗氧气的体积相当，瓶内压强变化不大，所以不能；
（2）误差偏小的原因有：①装置漏气；②红磷的量不足；③没待装置冷却就打开了弹簧夹，并进行读数（因为此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积）；④红磷熄灭时，集气瓶中的氧气并没有完全耗尽，只是氧气的浓度达不到红磷燃烧的要求而已等．
（3）红磷和氧气会生成五氧化二磷，以及该实验装置能够减小伸入红磷造成的空气外逸等误差．
答案：
（1）氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$；否；碳燃烧后的生成物是气体二氧化碳，生成二氧化碳的体积与消耗氧气的体积相当，瓶内压强变化不大；
（2）AB；
（3）能够减小实验误差，防止污染．

点评 本考点是用红磷测定氧气在空气中的体积分数，属于实验方法和过程的探究．这类探究实验要具体问题具体分析，根据设计的步骤中不同的现象去思考、去探究，从而回答题目给出的问题．本考点主要出现在填空题和实验题中．