Question

18．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了成功
【查阅资料】白磷着火点只有40℃；
【提出问题】氧气体积约占空气体积的多少？
【实验准备】连接好装置，检查装置气密性的操作是：连接好装置，检查气密性：用双手握紧锥形瓶，一段时间后，若气球膨胀或活塞上移，则气密性良好；
【实验探究】装入药品，按图连接好装置，夹紧弹簧夹（最初气球处于瘪的状态，锥形瓶内空气体积为230mL，注射器中水的体积为50mL），再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，但足量的白磷在锥形瓶中未能全部燃烧，说明瓶中剩余气体不支持（填写“支持”或“不支持”）燃烧．写出白磷燃烧的文字表达式：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（2）在整个实验过程中，可观察到气球的变化是先膨胀，再变瘪；
（3）待白磷熄灭锥形瓶冷却到室温，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4mL时停止下流；
（4）瓶中放入细沙的目的是防止燃烧产物溅到瓶底使瓶底受热不均而炸裂；
【得出结论】氧气体积约占空气中体积的$\frac{1}{5}$．

Answer 1

分析 【实验准备】根据检查装置气密性的方法解答；
（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．
（4）防止燃烧产物溅到瓶底使品质受热不均而炸裂，瓶中放入细沙；

解答 解：
【实验准备】连接好装置，检查气密性：用双手握紧锥形瓶，一段时间后，若气球膨胀或活塞上移，则气密性良好；
【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燃烧．白磷燃烧生成了五氧化二磷，反应的文字表达式：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（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，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$\frac{1}{5}$，所以，当注射器中的水还剩下约4mL时停止下流．
（4）防止燃烧产物溅到瓶底使品质受热不均而炸裂，瓶中放入细沙；
故答案为：【实验准备】连接好装置，检查气密性：用双手握紧锥形瓶，一段时间后，若气球膨胀或活塞上移，则气密性良好；
【现象分析】
（1）不支持；磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（2）先膨胀，再变瘪；
（3）4；
（4）防止燃烧产物溅到瓶底使瓶底受热不均而炸裂；

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．