Question

6．化学式一门以实验为基础的自然学科，通过实验可以帮助我们形成概念，理解、巩固化学知识，有效培养学生观察现象．提出、分析和解决问题的能力，从而提升学生化学学科的素养，下面我们就一起对“空气中氧气体积分量的测定”实验进行探究．

【回顾实验】
（1）在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装满红磷，将胶管上的止水夹加夹紧，把燃烧匙内的红磷放在酒精灯火焰上点燃并迅速伸入集气瓶内，马上塞紧橡皮塞（装置气密性良好）
①观察红磷在集气瓶内燃烧的现象：放出热量，有大量白烟生成，发生反应的化学方程式：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．该化学反应之所以能用来测定空气中氧气的体积分数的理由是：于反应消耗了集气瓶中的氧气，使瓶内气压减小，从而使集气瓶内外产生了压强差．
②上火焰渐渐熄灭后，观察到红磷已经基本烧完，将集气瓶冷却至室温后，再打开止水夹，等到水不再流入集气瓶时，观察发现集气瓶中的水位线刻度值小于$\frac{1}{5}$，你认为最主要的操作原因是：装置漏气，红磷不足，没有冷却至室温就打开止水夹．
③如果没有红磷，也可以用硫酸或者木炭来代替红磷完成实验，你所做的改进是：集气瓶中的水换成氢氧化钠溶液．
【改进实验】
（2）强强把上述实验（图一）中的酒精灯点燃方式改为用放大镜聚太阳光（图二）引燃红磷，你认为改机后实验所测得数据会比之前更趋向（填“趋向”或“远离”）真实．
【查阅资料】a．白磷的着火点40℃，红磷的着火点240℃．
b．数字化监控得知：当氧气的残留量小于7%时，红磷见无法继续燃烧．
c．五氧化二磷与氢氧化钠完全反应：6NaOH+P₂O₃═2Na₃PO₄+3H₂O
【拓展研究】
（3）基于实验改进后依然存在的误差和资料参考，又研发通过如图（三）、图（四）所示两个方案．
④图三中甲物质的名称是：白磷．
⑤图四乙中可能发生反应的化学方程式：CaO+H₂O=Ca（OH）₂．
【认识提升】
（4）结合上述的实验探究，你对可燃物的燃烧条件的再认识是：氧气的残留量小于7%时，燃烧无法进行
（5）相同元素组成的不同物质其性质不同，写出你知道的所有：一氧化碳和二氧化碳．氧气和臭氧．
【魅力无限】杉树改进后的实验也都避免了对环境的污染，实现了绿色环保的科学理念，这也只是走出一小步，更多、更好、更有趣的探索正期待看同学们去研究．

Answer 1

分析 只有熟悉用红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项，才能正确解答本题．考虑红磷不足、装置漏气、点燃后没有迅速伸入集气瓶并塞紧橡皮塞、没有冷却到室温就打开弹簧夹等都可以使测定的结果不准确；从氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳，木炭燃烧生成的二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收去分析解答；

解答 解：【回顾实验】
①红磷燃烧会生成五氧化二磷固体，用手摸集气瓶，感觉热，燃烧后，反应的化学方程式为4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
由于反应消耗了集气瓶中的氧气，使瓶内气压减小，从而使集气瓶内外产生了压强差，集气瓶中气体减少，氧气占空气的1/5；
②如果装置漏气，红磷不足，没有冷却至室温就打开止水夹，都能够导致吸入集气瓶里的水不足集气瓶总体积的$\frac{1}{5}$．
③若将红磷换成炭粉，该实验不能获得成功，因为消耗的氧气与产生的二氧化碳的体积相等，集气瓶内的气压没有变化．由于氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳，木炭燃烧生成的二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收，使左边集气瓶内气体体积变小，压强变小，从而在外部大气压的作用下使烧杯内的水进入集气瓶，故答案为：集气瓶中的水换成氢氧化钠溶液．
【改进实验】
（2）通过凸透镜聚光引燃红磷，不需要打开瓶塞，空气出不来也进不去，测量比较准确．用酒精灯引燃红磷，红磷燃烧生成了五氧化二磷进入空气会污染空气，由于磷燃烧放出大量的热，打开瓶塞时容易使空气受热而逸出．所以实验的优点是：误差少或无污染．
【拓展研究】
（3）④白磷的着火点40℃，红磷的着火点240℃．图三中甲物质的名称是：白磷；
⑤氧化钙溶于水放热，温度升高，图四乙中可能发生反应的化学方程式：CaO+H₂O=Ca（OH）₂
【认识提升】
（4）结合上述的实验探究，你对可燃物的燃烧条件的再认识是：氧气的残留量小于7%时，燃烧无法进行；
（5）相同元素组成的不同物质其性质不同，如一氧化碳和二氧化碳．氧气和臭氧等．
故答案为：
①放出热量，有大量白烟生成；4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；于反应消耗了集气瓶中的氧气，使瓶内气压减小，从而使集气瓶内外产生了压强差；
②装置漏气，红磷不足，没有冷却至室温就打开止水夹；
③集气瓶中的水换成氢氧化钠溶液；
【改进实验】
（2）趋向；
【拓展研究】
（3）①白磷；
⑤CaO+H₂O=Ca（OH）₂
（4）氧气的残留量小于7%时，燃烧无法进行；
（5）一氧化碳和二氧化碳．氧气和臭氧．

点评 本考点考查了用红磷测定氧气在空气中的体积分数和文字表达式的书写，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．