Question

20．测定空气中氧气的体积分数可以采用图甲乙两种装置．乙装置可视为甲的改进装置，在由两个注射器组成的密闭系统中留有25mL空气，给装有细铜丝的玻璃管加热，同时缓慢推动两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化时停止加热，待冷却至室温，将气体全部推至一个注射器内，观察密闭系统内空气体积变化．（提示：铜丝在空气中加热和氧气反应生成黑色固体氧化铜）

（1）在甲装置实验过程中，红磷燃烧集气瓶中充满白烟，一段时间后，自动熄灭了，你认为原因是集气瓶中的氧气被耗完
（2）冷却后，松开止水夹，你观察到的现象是烧杯中的水进入集气瓶，约占集气瓶容积的五分之一．
（3）从这个实验得出的结论是氧气约占空气体积的五分之一
（4）写出红磷燃烧的化学表达式4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（5）在乙装置实验加热过程中，交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是使氧气与铜丝充分接触．
（6）乙装置实验中测得实验结果如下：

反应前注射器内气体总体积	反应后注射器内气体总体积
25mL	22mL

由此数据可以推算出测定的空气中氧气的体积分数＜ 2l%（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）根据氧气的助燃性来考虑；
（2）根据装置内压强的变化考虑；
（3）红磷过量，能将瓶内的氧气全部消耗掉；
（4）红磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷；
（5）由实验条件可推出交替缓慢推动两个注射器的目的是使封闭空间的氧气充分反应；
（6）根据反应前后注射器内气体的体积变化，以及测定空气中氧气含量的注意事项回答．

解答 解：（1）由于氧气具有助燃性，所以集气瓶里的氧气消耗完了，或氧气的含量少了，都能使红磷熄灭；故填：集气瓶中的氧气被耗完；
（2）磷燃烧消耗氧气使瓶内压强减小，在外界大气压的作用下水沿着导管被压入集气瓶内，并进入集气瓶容积的五分之一；故填：烧杯中的水进入集气瓶，约占集气瓶容积的五分之一；
（3）进入的水的体积即为消耗的氧气体积，说明氧气约占空气体积的五分之一；故填：氧气约占空气体积的五分之一；
（4）磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷，故填：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（5）交替缓慢推动两个注射器的目的是使封闭空间的氧气与铜丝充分接触，使空气中的氧气与铜丝充分反应；故填：使氧气与铜丝充分接触；
（6）反应前注射器内气体的体积为25mL，反应后注射器内气体的体积为22mL，则氧气的体积为3mL，则空气中氧气的体积分数$\frac{3mL}{25mL}×100%$≈12%＜21%．故填：＜．

点评 空气是人类宝贵的自然资源，在中考中占有重要的地位，特别是空气中氧气含量的测定，要注意测定原理、实验关键、现象和结论、装置的评价和改进等内容的考查．