题目内容
19．
（1）小军设计了如图A所示装置测定空气中氧气的含量．实验时，取下橡皮塞，点燃红磷后迅速伸入集气瓶中并塞紧橡皮塞，这时看到的现象是红磷燃烧，产生大量白烟，该反应的文字表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
（2）小飞认为，红磷燃烧会生成有毒的烟，应将红磷换成木炭完成实验，小倩认为不妥，理由是木炭燃烧生成气体，瓶内压强几乎不变；小飞认为可以将红磷换成木炭，只要将实验稍微改进，小飞的改进措施是将水换成澄清石灰水．
（3）小倩设计了如图B所示的改进装置，其优点是防止点燃红磷后，盖塞子太慢，使装置内空气逃逸或五氧化二磷不会逸散在空气中，更环保（只写一点）．从理论上分析，实验开始后玻璃管内的液面变化情况是先下降再上升，玻璃管内液面最终将停在1处（填“1”、“2”、“3”、“4”），但实测结果液面往往偏低，其原因可能是装置漏气（只写一条）．
（4）受空气中氧气含量测定实验的启发，某校课外活动小组，欲测定一待旅游开发的岩洞内空气中二氧化碳的体积分数进行了如下实验：
①取样．他们准备从岩洞的底部取样，请你设计用集气瓶从洞中取回一瓶空气样品的方法：在洞外将集气瓶装满水，盖上玻璃片，到洞内，将水倒掉，盖上玻璃片，将气样带出．
②测定．用150mL的注射器从集气瓶中抽取100mL气样，按如图C所示的装置推动活塞进行实验，实验结束后，量筒内水的体积为99mL，此数据是C的体积数（用序号填写）
A．二氧化碳 B．氮气和氧气的混合气体 C．空气中除二氧化碳外的所有气体
装置乙中多孔球泡的作用是增大气体与溶液的接触面积，使反应充分进行．
③计算：洞底空气中二氧化碳的体积分数为1%．
④为营造更好的旅游环境，让岩洞向游客开发，你认为应采取哪些措施来降低该岩洞内二氧化碳的含量：用通风设备鼓入洞外空气．
分析 （1）红磷燃烧生成五氧化二磷；
（2）木炭燃烧生成二氧化碳；
（3）改进后的实验避免了（1）中出现的问题，操作简单，也不会出现红磷在瓶外燃烧的过程．若出现液面偏低，应是红磷不足或是反应后温度过高，气体受热膨胀；
（4）气体的取样不同于教材中气体收集的一般方法，结合题目提示，该实验用广口瓶取样，必须先保证广口瓶中没有空气，即要先装满水，进入之后倒掉水，要擦干瓶内，防止二氧化碳溶于水，才能收集气体．氢氧化钠溶液是碱溶液，作用是吸收空气样品中的CO2气体，从装置甲导出的气体进入装置乙之后，会导致装置内气压增大，装置乙中的水会沿着导管进入装置丙；由于进入装置乙中剩余气体的体积约等于进入装置丙中水的体积，因此装置丙可用来粗略地测量实验中除二氧化碳以外的剩余气体的体积；剩余气体的体积比空气样品少1mL，说明装置甲吸收了1mL的CO2，可计算出洞底空气中CO2的体积分数；多孔球泡便于增大气体和溶液的接触面积，使反应充分进行．
解答 解：（1）实验时，取下橡胶塞，点燃红磷后迅速伸入集气瓶中并旋紧橡胶塞，这时看到的现象是：红磷剧烈地燃烧，产生白烟；该反应的文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；故填：红磷燃烧，产生大量白烟；磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（2）若将红磷换成木炭，因为木炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳占据了空气中氧气的空间，不能正确测定氧气的含量．二氧化碳能与碱反应，所以可将水换成石灰水；故填：木炭燃烧生成气体，瓶内压强几乎不变；将水换成澄清石灰水；
（3）改进的实验可通过铜丝传导热量，使玻璃管中的铜丝和红磷反应，操作比（1）简单；氧气占空气体积的五分之一，装置内气体受热膨胀，首先液面下降，反应结束后温度降低，气体压强减小，液面上升，所以从理论上液面会上升到刻度1处；若液面偏低，可能是红磷太少或是由于反应放热，导致温度过高，气体膨胀．
故填：防止点燃红磷后，盖塞子太慢，使装置内空气逃逸或五氧化二磷不会逸散在空气中，更环保（合理即可）；先下降再上升；1；装置漏气（合理即可）；
（4）①为了防止把洞外的气体带到洞中，必须先将广口瓶装满水，盖上玻璃片后带进洞中，将水倒掉，因为二氧化碳能溶于水，为了减少实验误差，必须要将广口瓶内残留的水分擦干，然后再盖上玻璃片；故填：在洞外将集气瓶装满水，盖上玻璃片，到洞内，将水倒掉，盖上玻璃片，将气样带出；
②氢氧化钠溶液是为了吸收气体中的CO2，剩下的气体进入装置乙中，排水法收集，排开的水进入量筒内，所以量筒内的水相当于是空气中除CO2外的所有气体体积；
多孔球泡通常用于气体和液体的反应，便于增大气体和溶液的接触面积，使反应充分进行；
故填：C；增大气体与溶液的接触面积，使反应充分进行；
③洞底空气中CO2的体积分数为$\frac{100mL-99mL}{100mL}$×100%=1%；故填：1%；
④为了降低洞内二氧化碳的含量，我们可以通过改善洞内外空气流通，来达到目的．例如可以用通风管鼓入洞外的空气．故填：用通风设备鼓入洞外空气（合理即可）．
点评 本题考查点很简单，就是对教材红磷和氧气的反应来设置的，但本题更多的注重了实验的细节之处，能培养学生严谨的科学思维，养成良好的学习行为习惯．
【提出问题】在没有测量CO2浓度的专业仪器情况下，有哪些简易方法可以检验CO2的有害浓度呢？
【实验操作】
（1）在集气瓶里分别配制CO2浓度为1%、5%、10%、15%的4种空气．
（2）将燃着的蜡烛、健康的小白鼠、澄清石灰水，分别伸入（或放入、倒入）CO2浓度为1%、5%、10%、15%的4种空气中，进行实验．有关的实验现象见下表，请将下表填写完整：
| 空气中 CO2浓度 | 灯火检验法 | 小白鼠检验法 | 石灰水检验法 |
| 1% | 蜡烛正常燃烧 | 无明显的不良反应 | 明显浑浊 |
| 5% | 蜡烛正常燃烧 | 无明显的不良反应 | 明显浑浊 |
| 10% | 火焰稍微变小 | 无明显的不良反应 | |
| 15% | 火焰慢慢熄灭 | 呼吸急促、烦躁不安 |
（1）根据上述实验现象可知，检验地窖里CO2的有害浓度，应选择的简易方法是C．
A．灯火检验法 B．小白鼠检验法 C．石灰水检验法
（2）不选择另外两种方法的原因是当CO2浓度已对人体产生严重危害时，灯火检验法和小白鼠检验法却检不出CO2的浓度有害．
【拓展延伸】
（1）检验时，应先把地窖中的空气取出少许，但人千万不能进入地窖取气．请你设计一个“空气取样仪”，使人站在地面上就能取出地窖里的空气，并进行检验（可画装置示意图）．
（2）若地窖内CO2浓度超标，可采用哪些简便方法降低CO2的浓度？
（3）不用排水法，如何在容积为320mL的集气瓶里配制CO2体积分数是10%的空气？写出具体的操作方法．
| A． | 大于14mL | B． | 小于14mL | C． | 等于14mL | D． | 无法确定 |
| A． | 酒精、二氧化碳 | B． | 稀硫酸、液氧 | ||
| C． | 汽水、干冰 | D． | 冰水混合物、氧化铜 |
| A． | 温度达到可燃物的着火点，即可发生爆炸 | |
| B． | 可燃物与氧气接触面积越大，燃烧越剧烈 | |
| C． | 爆炸不一定是化学变化 | |
| D． | 有易燃易爆物的场所，严禁穿化纤类衣服 |