Question

14．在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，小涵设计了如图实验方案：
在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温，打开铁夹，水注入集气瓶．（实验装置如图1所示）回答下列问题：

（1）该反应的符号表达式是4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）小涵用上述实验装置测定的结果是：空气中氧气含量与正常值有较明显的偏差，其操作上的原因可能是（要求答出两种）：①装置漏气；②红磷不足．
（3）小盈也设计了一个实验方案，装置和操作同上，只不过用木炭代替红磷．当木炭停止燃烧，集气瓶冷却至室温，打开铁夹后，水能否进入集气瓶？不能为什么？木炭燃烧生成二氧化碳，不能产生压强差
（4）若仍然用木炭代替红磷，小盈的实验方案应作何改进，才能保证实验成功？在集气瓶内壁预先涂一层氢氧化钠溶液；或在瓶塞上插入吸有氢氧化钠溶液的胶头滴管，在打开铁夹前，将滴管中的氢氧化钠溶液注入集气瓶中（只需答出实验方案中须改进的地方）
（5）而小淳同学更是对实验装置进行了大胆的改造，设计了如图2所示的装置．请根据图示实验回答下列问题：
①闭合电源开关，可以观察到白磷燃烧，发出黄光，产生大量白烟．
②装置冷却到室温时，可观察到U型管内左侧液面上升至1刻度处．
③通过这个实验得出结论：氧气体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$．
④此实验还可推知反应后剩余气体的两点性质是：不溶于水、不支持燃烧．

Answer 1

分析 （1）根据红磷燃烧的反应原理书写表达式；
（2）造成实验结果不准确的原因可从是否进入空气和氧气是否被全部消耗等方面分析；
（3）用其他试剂代替红磷时，不应生成气体，会影响实验结果；
（4）为了保证实验结果，生成的气体要吸收，吸收二氧化碳可用氢氧化钠溶液；
（5）白磷的化学性质与红磷相似：在空气中能燃烧，发出黄光，产生大量白烟；白磷燃烧消耗氧气，故U型管内的气压减小，液面上升；又因为氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$，故上升至1刻度处；同时说明了剩余气体不溶于水或不易溶于水，剩余白磷不再燃烧，说明剩余气体不支持燃烧．

解答 解：（1）红磷与氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷；
故答案为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）造成实验结果不准确的原因可能是：瓶塞未塞紧或装置漏气，也可能是未等装置就打开夹子读数、红磷不足；
故答案为：装置漏气；红磷不足（合理均可）；
（3）木炭与氧气反应生成二氧化碳，不能产生压强差，水不会流入集气瓶，故不能用木炭代替红磷；
故答案为：不能；木炭燃烧生成二氧化碳，不能产生压强差；
（4）为了保证实验结果，生成的气体要吸收，吸收二氧化碳可用氢氧化钠溶液；
故答案为：在集气瓶内壁预先涂一层氢氧化钠溶液；或在瓶塞上插入吸有氢氧化钠溶液的胶头滴管，在打开铁夹前，将滴管中的氢氧化钠溶液注入集气瓶中；
（5）闭合电源开关，金属片通电放热，可以观察到白磷在空气中能燃烧，发出黄光，产生大量白烟；白磷燃烧消耗氧气，故U型管内的气压减小，液面上升；又因为氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$，故上升至1刻度处；同时说明了剩余气体不溶于水或不易溶于水，剩余白磷不再燃烧，说明剩余气体不支持燃烧；
故答案为：
①燃烧，发出黄光，产生大量白烟；
②上升至1刻度处；
③氧气体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$；
④不溶于水、不支持燃烧（合理均可）．

点评 本题较为全面地考查了空气中氧气含量测定实验，能很好的从不同知识层面考查学生对知识的掌握和应用情况．