Question

17．某化学兴趣活动小组为测定空气中氧气的含量，进行如下探究实验：
（1）如图1所示，在一个具有刻度和可以滑动的活塞的玻璃容器中放入一粒白磷（白磷燃烧所需的最低温度为40℃），将玻璃容器固定好，放在盛有85℃热水的烧杯上．请回答下列问题：
①实验中可以看到玻璃容器内白磷燃烧时的现象是产生大量白烟，该反应的文字表达式是磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷
．实验结束后，恢复至常温，活塞应停在刻度4处，出现该现象的原因是：白磷燃烧消耗了空气中气态的氧气而生成了固态的五氧化二磷，从而使玻璃容器内的气体体积减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②玻璃容器内余下的气体主要是氮气．
③此反应中白磷要过量，目的是除尽氧气．
（2）小军根据燃烧红磷测定空气中氧气含量的实验原理，认为可用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，并按图2装置进行实验．他依据的实验原理可能是木炭燃烧消耗氧气．
①小军检查装置气密性性后，将盛有足量红热木炭的燃烧匙迅速伸入集气瓶中，并把塞子塞紧，待红热的木炭熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，并未发现倒吸现象．经过认真分析，小军发现实验失败的原因是（答一条）木炭燃烧虽消耗了氧气，但产生了新的气体，致使集气瓶内气体压强没在明显变化．
②小军反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择或生成物的要求上应考虑的是（答一条）药品要能在空气中燃烧；燃烧时只消耗氧气；生成物最好不是气体，如果生成物是气体，则应用其它物质将其完全吸收等．

Answer 1

分析 （1）白磷在空气中燃烧的现象为黄色火焰，冒出大量白烟；空气主要是由氮气和氧气组成的，其中氧气的体积分数为五分之一；实验成功的关键为白磷过量、反应充分、气密性良好等；
（2）测定空气中氧气的含量实验中，要选择在空气中只能与氧气反应生成固体的药品．

解答 解：（1）白磷能与空气中的氧气反应，发出黄色火焰，冒出大量白烟，白烟是五氧化二磷，空气主要是由氮气和氧气组成的，因此，白磷消耗完氧气后剩余的气体主要是氮气；空气中氧气的体积分数为五分之一；实验成功的关键为白磷过量、反应充分、气密性良好等，白磷过量是为了除尽氧气；
小军认为可用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，可能考虑到木炭燃烧消耗氧气；木炭燃烧虽消耗了氧气，但产生了二氧化碳，致使集气瓶内气体压强没在明显变化，因此打开弹簧夹，并未发现倒吸现象； 测定空气中氧气的含量实验中药品要能在空气中燃烧；燃烧时只消耗氧气；生成物最好不是气体，如果生成物是气体，则应用其它物质将其完全吸收．
答案：
（1）
①产生大量白烟； 磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷； 4；  氧气；  五氧化二磷；  减小；
②氮气；   
③除尽氧气；
（2）木炭燃烧消耗氧气；    ①木炭燃烧虽消耗了氧气，但产生了新的气体，致使集气瓶内气体压强没在明显变化；
 ②药品要能在空气中燃烧；燃烧时只消耗氧气；生成物最好不是气体，如果生成物是气体，则应用其它物质将其完全吸收．

点评 解决探究性实验题要过“三关”，即：审题观，要做到看清题中所讲的化学过程、看清题设条件、看清要解决的问题；分析观，想化学过程所涉及的化学概念和所用的化学原理、想所给条件与所求问题的关系、想有无隐含条件及题目考查的内容；解达观，根据题意和条件，选择最佳的答题方法，实验验证所选取的试剂要易得，操作要简单，现象要明显，结论要可靠