题目内容

4．某化学研究性学习小组在学习了“空气中氧气含量测定”实验后，他们查阅资料发现磷燃烧生成的白烟（五氧化二磷）对人体有害，于是他们再课本实验的基础上改进了教材中的实验，设计出如图所示的实验装置．实验步骤如下：
①如图所示连接仪器，检查装置的气密性良好；
②在集气瓶里装进适量的水的体积为a，燃烧匙里放一块白磷（白磷燃烧所需要的最低温度是40℃），并在酒精灯上把玻璃棒下端加热，按图示装置把长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中；（注：集气瓶内的长导管已伸到了瓶底）．
③用力把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧，产生大量白烟，同时放出大量的热；（注：白磷与红磷燃烧的产物相同）
④待白磷燃烧完毕，将集气瓶稍加振荡，白烟消失；
⑤待集气瓶完全冷却至室温，打开止水夹，量出集气瓶中水的体积为b，整个集气瓶的体积为c；
⑥根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数．
根据以上实验信息，回答下列有关问题：
（1）白磷燃烧的文字表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（2）在白磷开始燃烧到最后熄灭冷却过程中，集气瓶内水面的变化情况是先下降后上升；
（3）若实验非常成功，当c为500mL，a为100mL，则b为180mL；
（4）小组成员小张对“实验前向集气瓶内装入适量a体积的水”不理解．咨询组长小明后，他终于明白加入水的作用，其一是加快集气瓶的冷却； 其二是吸收白磷燃烧生成的五氧化二磷，防止从集气瓶中逸出；
（5）在上述实验中，下列操作的实施和实验现象的出现，可能会导致实验最后产生的实际值小于理论值的是AC
A、装置气密性不好             B、实验前集气瓶里没有装a体积的水
C、集气瓶没有冷却到室温   D、白磷放太多了．

分析 根据白磷燃烧时瓶内气体体积的变化情况进行解释：白磷燃烧时会放出大量的热，集气瓶内空气受热体积膨胀，气压增大，使集气瓶内的水沿玻璃管流入烧杯内；燃烧停止后，温度下降，瓶内气压减小，烧杯中的水就会沿着玻璃管再流入集气瓶内；根据空气中氧气的含量与白磷燃烧只消耗氧气的性质进行分析；围绕“白磷燃烧时集气瓶内压力增大过度，会使集气瓶中气体受热膨胀而逸出”这一因素进行分析；根据集气瓶内气压的变化情况进行判断．

解答 解：（1）白磷燃烧生成了五氧化二磷，反应的文字表达式是磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．故填：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（2）白磷燃烧时会放出大量的热，集气瓶内空气受热体积膨胀，气压增大，使集气瓶内的水沿玻璃管流入烧杯内；燃烧停止后，温度下降，瓶内气压减小，烧杯中的水就会沿着玻璃管再流入集气瓶内；故答案为：先下降后上升；
（3）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=500ml，a=100ml，a上面的空气五等分，则b=180mL；故填：180；
（4）其一是为了加快⑤步骤中集气瓶的冷却速度；其二则主要是：吸收生成的五氧化二磷，防止从集气瓶中逸出；故答案为：加快集气瓶的冷却；吸收白磷燃烧生成的五氧化二磷，防止从集气瓶中逸出；
（5）进行此实验时，必须保证装置的气密性良好，白磷足量，瓶子冷却后再打开弹簧夹，否则会导致测定的氧气含量低于21%的体积数，故填：AC．

点评 本考点是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．空气中氧气含量的测定也是中考考查的一个热点，重点考查实验过程中看到的现象以及导致实验结果偏大或偏小的原因．这类探究实验中要注意以下几点：①装置的严密性②所用药品的量③生成物的状态④读数时要冷却到原温度等．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，从而得出正确的结论．本考点经常出现在选择题、填空题和实验题中．

练习册系列答案
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