Question

【題目】某化學興趣小組進行空氣中氧氣含量測定，請你參與實驗，并回答下列有關問題：

（1）實驗過程中，觀察到紅磷燃燒的反應的符號表達式是__________；上述實驗和拉瓦錫研究空氣成分實驗（將汞與空氣封閉在一起加熱，生成氧化汞）的化學反應都屬于__________反應（填基本反應類型）．

（2）圖Ⅰ實驗不僅可以說明氧氣占空氣的體積分數，還可以說明氮氣具有的化學性質有______（只需寫一點）．

（3）用圖Ⅰ實驗裝置測定的結果是：集氣瓶內水面上升明顯大于瓶內空氣體積的1/5，你認為導致這一結果的原因是__________．（只需寫一點）

（4）某學生用木炭代替圖Ⅰ中的紅磷，當木炭停止燃燒，集氣瓶冷卻到室溫．打開彈簧夾后，發現水不能進入集氣瓶，原因是__________，若仍用木炭代替紅磷，你對該生的實驗方案應作何改進，才能保證實驗成功？__________（只需答出實驗方案中須改進的地方） ．

（5）圖Ⅱ是該興趣小組的測定空氣中氧氣含量的改進裝置（選用容積為45mL的18×180mm的試管作反應容器），其實驗的操作步驟如下：①點燃酒精燈；②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾；③將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾夾緊橡皮管；④讀取注射器活塞的數據．你認為正確的實驗操作順序是__________（填序號）；圖Ⅱ實驗中，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約_________mL處才停止；對照圖Ⅱ實驗，你認為圖Ⅰ實驗有何不足之處__________（回答一點即可）．

（6）經過研究討論后該興趣小組又設計了如圖Ⅲ的測定空氣中氧氣含量的改進裝置。主要操作是：在實際容積為150mL的集氣瓶里，先裝進50mL的水，再按圖連好儀器，打開止水夾，按下熱的玻璃棒，白磷立即被點燃．（已知白磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷）

①白磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內水面的變化是__________；若實驗非常成功，最終集氣瓶中水的體積約為__________mL．

②集氣瓶里預先裝進的50mL水，在實驗過程中起到哪些作用？__________（填寫序號）

a．加快集氣瓶冷卻

b．液封導氣管末端以防氣體逸出

c．緩沖集氣瓶內氣壓的驟然升高．

Answer 1

【答案】磷+氧氣五氧化二磷化合反應氮氣既不能燃燒，也不能支持燃燒燃著的紅磷未能迅速伸入集氣瓶中木炭燃燒消耗氧氣的同時也產生二氧化碳氣體，瓶內有氣壓不明顯減小集氣瓶中事先放氫氧化鈉溶液③①②④1實驗過程中需要打開集氣瓶先下降后上升70abc

【解析】

根據紅磷燃燒的反應和汞與氧氣反應的原理，實驗現象，實驗原理，反應中氣壓變化進行分析。

（1）磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，該反應的文字表達式是：磷+氧氣五氧化二磷；汞與氧氣生成氧化汞，這兩個反應都是由兩種物質生成一種物質，屬于化合反應；

（2）圖Ⅰ實驗后，剩余的氣體主要是是氮氣，紅磷在氮氣不能燃燒，說明氮氣具有的化學性質是氮氣既不能燃燒，也不能支持燃燒；

（3）用圖Ⅰ實驗裝置測定的結果是：集氣瓶內水面上升明顯大于瓶內空氣體積的1/5，導致這一結果的原因是說明操作太慢，致使裝置內的部分空氣逸散出來，即燃著的紅磷未能迅速伸入集氣瓶中；

（4）木炭燃燒消耗氧氣的同時也產生二氧化碳氣體，瓶內的壓強不明顯減小，所以木炭代替圖Ⅰ中的紅磷，當木炭停止燃燒，集氣瓶冷卻到室溫，打開彈簧夾后，發現水不能進入集氣瓶；若仍用木炭代替紅磷，可在集氣瓶中加一種溶液，吸收二氧化碳，例如氫氧化鈉溶液，所以若仍用木炭代替紅磷，可在集氣瓶中加一種溶液，吸收二氧化碳，例如氫氧化鈉溶液。對該生的實驗方案應作如下改進：集氣瓶中事先放氫氧化鈉溶液；

（5）圖Ⅱ實驗時，先將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管，然后點燃酒精燈；反應完后，撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾，最后讀取注射器活塞的數據，所以正確的實驗操作順序是：③①②④；由于紅磷燃燒消耗了容積為45mL的18×180mm的試管內空氣的1/5，也就是9mL（即45mL×=9mL）；所以活塞所處的刻度值為10mL-9mL=1mL；對照圖Ⅱ實驗，圖Ⅰ實驗不足是實驗過程中需要打開集氣瓶，會引起實驗結果不準確；

（6）①圖Ⅲ中，紅磷燃燒過程中放出熱量，瓶內有氣壓先增大，隨著氧氣的消耗瓶內的氣壓降低，白磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內水面的變化是：先下降后上升；若實驗非常成功，最終集氣瓶中水的體積約為（150mL-50mL）×+50mL=70mL；

②集氣瓶里預先裝進的50mL水，水能吸收熱量，起到液封的作用。在實驗過程中起到作用是：加快集氣瓶冷卻，液封導氣管末端以防氣體逸出，緩沖集氣瓶內氣壓的驟然升高，故選abc。