题目内容

20.某同学设计计出了如图所示测定空气中氧气含量的实验装置.
实验过程:

(1)检查装置的气密性,气密性良好;
(2)在集气瓶里装进适量a 体积的水,燃烧匙里放一块白磷(40℃即可燃烧),按图示装置连接仪器,然后在酒精灯上把玻璃棒下端加热,玻璃棒的作用为点燃白磷;
(注:集气瓶内的长导管已接近瓶底)
(3)待集气瓶完全冷却至室温,量出集气瓶中水的体积是b,整个集气瓶的体积是c.
从白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中,集气瓶内水面的变化情况是:先下降后上升;
(4)根据a、b、c三个数据,计算出空气中氧气的体积分数.已知C=60mL  a=10mL,
则b=20mL,得出结论,氧气的体积分数为20%.
实验反思:
组内成员小张对“实验前集气瓶里要装进适量a 体积的水”非常不理解.咨询了组长小明之后,他终于明白“a 体积的水”的作用,
作用为:快集气瓶冷却(或液封、缓冲瓶中压强骤然升高)(只需填一个合理理由)

分析 (2)根据燃烧的条件来分析;
(3)白磷燃烧放热使气体体积膨胀,冷却后收缩,因此先下降,后上升;
(4)根据a、b、c三个数据,计算出空气中氧气的体积分数,已知C=60ml,a=10ml,a上面的空气五等分,则b=20mL解答;
实验反思:
根据实验的注意事项来分析解答.

解答 解:(2)燃烧匙里放一块白磷,白磷与氧气接触,高温的玻璃棒靠近白磷能使白磷的温度达到其着火点;故填:点燃白磷;
(3)从白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中,集气瓶内水面的变化情况是先下降,后上升,因为开始时,燃烧放热使气体体积膨胀,冷却后收缩,因此先下降,后上升;故填:先下降后上升;  
根据a、b、c三个数据,计算出空气中氧气的体积分数,已知C=60ml,a=10ml,a上面的空气五等分,则b=20mL;因此氧气的体积分数=$\frac{10mL}{50mL}$×100%=20%;故填:=20,20%; 
实验反思:
实验前集气瓶里要装进适量a体积的水的作用是:将快集气瓶冷却,形成液封,防止实验过程中集气瓶内的气体从长导管中向外逸散而影响实验结果;故填:加快集气瓶冷却(或液封、缓冲瓶中压强骤然升高)(合理答案即可).

点评 本考点是用白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.

练习册系列答案
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12.某兴趣小组用图1装置进行实验时发现:烧杯中饱和石灰水先变浑浊,后逐渐澄清.
(1)写出甲装置中发生反应的化学方程式CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑;石灰水“变浑浊”是因为生成了CaCO3(填化学式).
(2)为探究“饱和石灰水浑浊后变澄清的原因”,该小组同学开展了如下活动:
【查阅文献】碳酸钙(碳酸钠等)与二氧化碳、水反应生成可溶于水的碳酸氢钙(碳酸氢钠等).
【提出假设】假设1:挥发出的HCl使浑浊变澄清;
假设2:产生的二氧化碳使石灰水变澄清.
【设计实验】为除去CO2中的HCl,小华在图1中甲、乙装置之间增加图2装置,装置的连接顺序是甲→b→a→乙(填字母序号);其中盛放的试剂合理的是D(填选项序号).
A.浓硫酸     B.NaOH溶液
C.饱和Na2CO3溶液    D.饱和NaHCO3溶液
【实验现象】饱和石灰水浑浊后,继续通入足量CO2,沉淀部分溶解但最终并未完全澄清.
【得出结论】由上述探究可得出的结论是挥发出来的氯化氢使石灰水产生的浑浊最终变澄清;二氧化碳只能使石灰水生成的沉淀部分溶解,不能最终使其变澄清.
(3)该兴趣小组在老师指导下,用pH传感器测得图1烧杯中溶液的pH随通入气体时间的变化曲线如图3.
①AB段pH几乎不变的原因可能是先排出的是装置内的空气,不会使溶液的pH明显变化;D点所得澄清溶液的成分除H2O外还有氯化钙、氯化氢.
②BC段发生反应的化学方程式主要有CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O、Ca(OH)2+2HCl═CaCl2+2H2O.

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