Question

甲、乙、丙三同學在學完了第二單元后，對測定空氣中氧氣含量的實驗非常感興趣，想探究能否用其它物質來代替紅磷完成該實驗．他們選取了以下幾種物質：鐵絲、硫粉、木炭、鎂條（鎂是一種金屬）．憑已有知識他們進行了討論：
（1）甲同學首先認為不能用鐵絲代替紅磷．他的理由是

鐵絲在空氣中不能燃燒

．
（2）乙同學認為也不能用硫粉、木炭代替紅磷．他的理由是

產生的氣體占據了消耗掉的氧氣的空間，壓強不變

．
（3）丙同學在認真思考乙同學的理由后認為：如果要用木炭來代替紅磷而且實驗要獲得成功必須作一點小小的改進，他預先在集氣瓶中裝了一種物質，結果他實驗成功了，你認為他預先在集氣瓶中裝的物質是

氫氧化鈉溶液

．
（4）對于鎂條三同學憑已有的知識無法判斷，他們于是進行了如下的探究：
他們用如圖2所示裝置和光亮鎂條進行實驗，將鎂條點燃后迅速放入瓶中燃燒，觀察到鎂條發出耀眼的白光，有白色粉末狀物質產生，冷卻后打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶容積的70%（實驗過程中所有操作都是正確的）
冷卻后水能進入集氣瓶中的原因是

消耗了瓶內的氣體，使壓強變小，外界大氣壓將水壓入瓶中

為了讓實驗取得成功，該同學進行實驗時的第一步是

檢查裝置的氣密性

．在進行實驗時，為了使鎂條變得光亮他應進行的操作是

用砂紙打磨

．
（5）如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，則進入集氣瓶中水的體積最多超過其容積的五分之一，現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據空氣的組成可推出減少的氣體中有氮氣．問題：氮氣為什么減少呢？假設一：氮氣與瓶內其它物質反應而減少．假設二：

氮氣與鎂條反應而減少

．　通過以上實驗你認為能否用鎂條代替紅磷測定空氣中氧氣含量（填：“能”或“不能”）

不能

（6）已知空氣中氧氣的體積分數為21%，小蘭同學用如圖3裝置進行驗證，實驗后發現測得的氧氣體積分數小于

1

5

，請你幫她分析造成這種結果的可能原因（至少答兩點）：

氣密性不好

，

紅磷量不足．

（7）關閉止水夾a、b、c，使過量的紅磷和木炭分別在盛有空氣的等容積的甲、乙兩瓶中同時燃燒，如圖所示，試回答：
①燃燒停止并冷卻，若打開止水夾a、c后觀察到的現象是

水進入左瓶中

；
②若打開止水夾b、c后觀察到的現象是

水不會進入右瓶中

；
③若打開止水夾a、b、c后觀察到的現象是

水進入兩個集氣瓶中

，原因是

氣體總體積減小，壓強變小

．

Answer 1

分析：（1）根據鐵的性質分析；
（2）根據硫粉、木炭和氧氣反應生成氣體分析；
（3）根據碳燃燒后生成物的狀態分析；
（4）根據反應的特點結合大氣壓強來解答該題；
（5）根據空氣組成中78%的為氮氣且不能溶于水，實驗中氣體減少量達70%，因此可推斷應有氮氣參加了鎂條的燃燒反應；
（6）根據測空氣中氧氣體積分數實驗的注意事項分析；
（7）根據反應后裝置中壓強的變化分析．

解答：解：（1）鐵絲在空氣中不燃燒，鐵絲只能在純凈的氧氣中燃燒；
（2）木炭燃燒消耗氧氣，但也同時生成氣體二氧化碳，產生的氣體二氧化碳占據了消耗掉的氧氣的空間，壓強不變；
（3）測定空氣中氧氣的體積分數利用的是壓強的改變，所以若把紅磷換成木炭，木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內的壓強，達不到實驗目的，可將集氣瓶中放上能吸收二氧化碳的氫氧化鈉溶液，即可達到實驗目的；
（4）鎂在燃燒時消耗了瓶內的氣體，使壓強變小，外界大氣壓將水壓入瓶中；為了讓實驗取得成功，得保證裝置不漏氣，因此該同學進行實驗時的第一步應是檢查裝置的氣密性；在進行實驗時，為了使鎂條變得光亮應用砂紙打磨；
（5）占空氣體積分數78%的氮氣不能溶于水，因此所消耗氮氣不會是由于溶解所造成，故可猜想氮氣與鎂條發生反應而被消耗；因為鎂條在點燃的條件下可以和氧氣以外的氣體反應，因此不能用鎂條代替紅磷測定空氣中氧氣含量；
（6）實驗后發現測得的氧氣體積分數小于l/5，造成這種結果的可能原因：紅磷的量不足；瓶內氧氣沒有耗盡；裝置漏氣，使外界空氣進入瓶內；未冷卻至室溫就打開彈簧夾，使進入瓶內的水的體積減少；
（7）①燃燒停止并冷卻，由于左瓶中壓強降低，若打開止水夾a、c后，水進入左瓶中；②若打開止水夾b、c后，由于右瓶中壓強不變，因此水不會進入右瓶中；③若打開止水夾a、b、c，由于整個裝置中的氣體總體積減小，壓強變小，因此水進入兩個集氣瓶中．
故答案為：（1）鐵絲在空氣中不能燃燒；
（2）產生的氣體占據了消耗掉的氧氣的空間，壓強不變；
（3）氫氧化鈉溶液；
（4）消耗了瓶內的氣體，使壓強變小，外界大氣壓將水壓入瓶中；檢查裝置的氣密性；用砂紙打磨；
（5）氮氣與鎂條反應而減少；不能；
（6）氣密性不好；紅磷量不足；
（7）①水進入左瓶中；②水不會進入右瓶中；③水進入兩個集氣瓶中；氣體總體積減小，壓強變小．

點評：本題主要考查了測定空氣里氧氣含量的有關知識，根據題目出示的信息結合已學知識提高自己的分析能力．