Question

【題目】（題文）某校化學研究性學習小組在學習了“空氣中氧氣含量測定”的基礎上，改進了教材中的實驗，設計出了如圖所示的實驗裝置。實驗步驟如下：

①如圖所示，連接儀器，檢查裝置的氣密性，發現裝置的氣密性良好。

②在集氣瓶里裝進適量a體積的水，燃燒匙里放一塊白磷（白磷燃燒所需要的最低溫度是40℃），并在酒精燈上把玻璃棒下端加熱，按圖示裝置把集氣瓶中的空氣密封起來，把長導管的另一端放入盛有足量水的燒杯中。（注：集氣瓶內的長導管已伸到了瓶底）

③用力把預先加熱過的玻璃棒按下與白磷接觸，觀察到白磷立即著火燃燒，產生大量白煙。（注：白磷與紅磷燃燒的產物相同）
④待白磷燃燒熄滅后，稍加振蕩，白煙消失。

⑤待集氣瓶完全冷卻至室溫，量出集氣瓶中水的體積是b，整個集氣瓶的體積是c。

⑥根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數．根據以上信息，回答下列問題。

（1）集氣瓶中白磷燃燒的文字表達式_______________。

（2）在白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內水面的變化情況是_____________。

（3）若實驗非常成功，當c為500mL，a=100mL，則b=___________mL。

（4）組內成員小張對“實驗前集氣瓶里要裝進適量a體積的水”非常不理解。咨詢了組長小明之后，他終于明白“a體積的水”的作用，其一是為了加快⑤步驟中集氣瓶的冷卻速度；其二則主要是__________。

（5）實驗結束，待裝置完全冷卻到室溫后，組內成員發現進入集氣瓶中的水小于預期值（理論上進入集氣瓶中的水約占集氣瓶中空氣體積的1/5），則導致進入集氣瓶中的水少于集氣瓶內空氣體積1/5的原因可能是：________、_________。

Answer 1

【答案】紅磷+氧氣五氧化二磷先下降再升高180吸收五氧化二磷白磷量不足；裝置氣密性不好

【解析】

（1）根據白磷和氧氣在點燃的條件下反應生成五氧化二磷解答；
（2）根據白磷燃燒時瓶內氣體體積的變化情況進行解釋；
（3）根據空氣中氧氣的含量與白磷燃燒只消耗氧氣的性質進行分析；
（4）圍繞白磷燃燒時生成的五氧化二磷有毒進行分析；
（5）根據實驗的注意事項分析解答。

（1）白磷和氧氣在點燃的條件下反應生成五氧化二磷，反應的文字表達式為：紅磷+氧氣五氧化二磷；
（2）白磷燃燒時會放出大量的熱，集氣瓶內空氣受熱體積膨脹，氣壓增大，使集氣瓶內的水沿玻璃管流入燒杯內；燃燒停止后，溫度下降，瓶內氣壓減小，燒杯中的水就會沿著玻璃管再流入集氣瓶內；
（3）白磷燃燒只消耗空氣中的氧氣，集氣瓶內空氣為500-100=400mL，由于氧氣約占空氣總體積的，所以消耗掉氧氣的體積為80mL，則燒杯中的水會進入集氣瓶內約80mL，所以集氣瓶內水的總體積為100mL+80mL=180mL；

（4）集氣瓶內預先裝入適量的水的作用，其二則主要是：吸收五氧化二磷；

（5）導致進入集氣瓶中的水少于集氣瓶內空氣體積1/5的原因可能是：白磷量不足、裝置氣密性不好等。