Question

17．某实验小组利用如图所示装置测量空气中氧气体积分数并取得成功．
【查阅资料】白磷的着火点40℃．
【提出问题】氧气体积约占空气总体积的多少？
【实验准备】锥形瓶内空气体积为230mL，注射器中水的体积为50mL，
该装置气密性良好．
【实验探究】装入药品，按图所示连接好仪器，夹紧弹簧夹．先将锥形瓶
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，白磷被引燃，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（填“支持”或“不支持”）
（2）在整个实验过程中，可观察到气球的变化是先变大，后缩小．
（3）待白磷熄灭、锥形瓶冷却到室温后，打开弹簧夹，还可观察到的现象是：①注射器中的水自动喷射出来，②当注射器中的水还剩约4mL时停止下流．导致这些现象发生的原因是：白磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，使瓶中气压减小；锥形瓶中氧气约占46mL，当注射器中的水进入锥形瓶46mL后，瓶中气压与外界相当．
（4）【得出结论】氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$．
（5）【反思与评价】下列实验操作，导致实验结果偏小的原因有ABCD
A．装置有点漏气
B．白磷的量不足
C．用干燥的硫磺代替白磷做实验．
D未冷却至室温就读数．

Answer 1

分析 （1）根据燃烧的条件、白磷燃烧的反应分析回答；
（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．
（5）根据磷燃烧及实验装置的特点来完成解答即可．

解答 解：（1）将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃，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；
（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）白磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，使瓶中气压减小，注射器中的水自动喷出来；锥形瓶中氧气约占230mL×$\frac{1}{5}$=46mL，当注射器中的水进入锥形瓶46mL后，瓶中气压与外界相当．所以，当注射器中的水还剩下约4mL时停止下流．
（5）A、装置漏气，会使进入水的体积偏小，造成测量结果偏小．故A符合题意；
B、白磷的量不足，不能将瓶内的氧气全部除去，造成测量结果偏小．故B符合题意；
C、硫燃烧生成二氧化硫气体，装置中气压几乎不变，造成测量结果偏小．故C符合题意；
D、磷燃烧结束后，未等装置冷却打开弹簧夹，气体处于膨胀状态，造成测量结果偏小．故D符合题意；
故答案为：（1）不支持；
（2）先变大，后缩小；
（3）4；白磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，使瓶中气压减小；锥形瓶中氧气约占46mL，当注射器中的水进入锥形瓶46mL后，瓶中气压与外界相当．
（5）ABCD．

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．