Question

【題目】空氣中氧氣含量測定的再認識。

【經典賞析】拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分(裝置如圖1)，通過該實驗拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和____________(填物質名稱)組成的，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。

【實驗回顧】

(1)實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量(裝置如圖2)，興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠低于1/5。其原因可能是：裝置漏氣；紅磷量不足，裝置內氧氣有剩余；______ ；

(2)由于紅磷在空氣中點燃后才放入集氣瓶內，實驗缺陷：①測定結果不準確；②___________。

【提出問題】能否設計一套實驗裝置以解決上述缺陷？

【實驗改進】

改進一：興趣小組同學，設計了如圖3所示裝置：用一個100mL量筒倒扣在水中，使量筒內外液面均位于40mL處，量筒內浮著一個貼有銀片的小木塊，銀片上放有足量白磷，將整套裝置置于墊有________(填儀器名稱)的鐵架臺的鐵圈上加熱。一會兒，白磷發生燃燒，量筒內液面上升，向燒杯內加水直至量筒內外液面相平，讀出此時液面所對刻度。

(3)放白磷的平板用銀做的原因是：銀的___________(填物理性質)性好，易將白磷溫度升高，且化學性質穩定；

(4)最終，液面大約位于量筒刻度_____mL處；白磷燃燒的文字表達式為___________。

改進二：興趣小組同學又進行了大膽改進，設計圖4(選用容積為40mL的的試管作反應容器，注射器活塞初始位置為20mL處，注射器空間為20mL，活塞與內壁摩擦力及連接管空間容積忽略不計)實驗方案進行，收到了良好的效果。

(5)興趣小組同學裝配好圖4裝置，確認氣密性良好后，將彈簧夾松開，直接給足量的紅磷加熱，紅磷燃燒后，一開始活塞的運動方向為__________，反應完全并冷卻后，注射器活塞最終將停留在約為_____mL(填整數)刻度處。

【交流反思】

(6)對照圖2，改進后的實驗裝置有何優點__________(答一點即可)。

Answer 1

【答案】 氮氣 未等冷卻就打開彈簧夾 污染空氣 (合理答案皆可) 石棉網 導熱 32 磷+氧氣 五氧化二磷或磷+氧氣 五氧化二磷 減少實驗誤差 向右移動 8

【解析】根據所學知識和題中信息知，【經典賞析】拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分，得出了空氣是由氧氣和氮氣組成的，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。【實驗回顧】(1) 興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠低于1/5。其原因可能是：裝置漏氣；紅磷量不足，裝置內氧氣有剩余；未等冷卻就打開彈簧夾。(2)由于紅磷在空氣中點燃后才放入集氣瓶內，實驗缺陷：①測定結果不準確；②污染空氣等。【提出問題】設計一套實驗裝置以解決上述缺陷。【實驗改進】改進一：整套裝置置于墊有石棉網的鐵架臺的鐵圈上加熱，燒杯加熱必須墊上石棉網，否則易破裂。(3)放白磷的平板用銀做的原因是：銀的導熱性好，易將白磷溫度升高，且化學性質穩定；(4)最終，液面大約位于量筒刻度40mL－8 mL=32 mL.處；白磷燃燒的文字表達式為∶磷+氧氣 五氧化二磷或磷+氧氣 五氧化二磷。改進二：(5)興趣小組同學裝配好圖4裝置，直接給足量的紅磷加熱，紅磷燃燒后，一開始活塞的運動方向為向右移動，反應完全并冷卻后，注射器活塞最終將停留在約為40mL﹣320mL＝8 mL刻度處。. (6)對照圖2，改進后的實驗裝置有何優點∶減少實驗誤差。

點睛∶這是一個測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗成功的關鍵要注意∶裝置不能漏氣；紅磷必須過量，紅磷點燃后迅速放入集氣瓶內，等冷卻后再打開彈簧夾，正確讀數。