Question

9．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，说明燃烧不能缺少的一个条件是可燃物的温度要达到着火点，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（填“支持”或“不支持”）．写出白磷燃烧的化学方程式：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）在整个实验过程中，可观察到气球的变化是先鼓后瘪．
（3）待白磷熄灭、锥形瓶冷却到室温后，打开弹簧夹，还可观察到的现象是：①注射器中的水自动喷射出来，②当注射器中的水还剩约4mL时停止下流．导致这些现象发生的原因是：白磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，使瓶中气压降低；锥形瓶中氧气约占46mL，当注射器中的水进入锥形瓶约46mL后，瓶中气压与外界相当．
[得出结论]氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$．

Answer 1

分析 （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．

解答 解：（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，反应的化学方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．白磷燃烧发出黄光，放出热量，冒出白烟；
（2）白磷燃烧时放出大量的热，使瓶内压强增大，由于白磷燃烧消耗了氧气，又冷却到室温，瓶内压强减小．所以，可观察到气球的变化是先变大，后缩小．
（3）由于白磷燃烧消耗了氧气，瓶内压强减小．所以，注射器中的水自动喷出来．又由于空气中氧气的体积分数约占空气的$\frac{1}{5}$，所以，当注射器中的水还剩下约4mL时停止下流．
故答案为：
（1）可燃物的温度要达到着火点；不支持；4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）先鼓后瘪（其它合理描述也可）；
（3）白磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，使瓶中气压降低；
锥形瓶中氧气约占46mL，当注射器中的水进入锥形瓶约46mL后，瓶中气压与外界相当．

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．