Question

某校化學學習小組在學習了“空氣中氧氣含量測
定”實驗的基礎上，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．
②在集氣瓶里裝進適量a毫升的水，集氣瓶剩余體積為V毫升，燃燒匙里放足量白磷，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，同時放出大量的熱．
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．
根據以上信息，回答下列問題：
（1）白磷燃燒的化學方程式______．
在白磷開始燃燒到最后熄滅冷卻的過程中，集氣瓶內水面的變化情況是______．
若實驗非常成功，最終集氣瓶中水的體積約為______毫升．
（2）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；其二主要是______．
（3）組內成員小杭無意間發現向⑤步驟集氣瓶內的水中滴加幾滴紫色石蕊試液，會變紅．這一現象使組內成員積極地展開了討論，成員小葛認為是由于二氧化碳溶于水，使溶液顯酸性而導致的，但小明馬上作出反對，原因是空氣中二氧化碳的含量極少，而實驗過程中又沒有產生二氧化碳，短時間內不可能會使溶液顯酸性．你認為誰的觀點正確？______．你對“變紅”現象提出大膽地猜想是______．

Answer 1

解：（1）①白磷立即著火燃燒，產生大量白煙，生成五氧化二磷，化學方程式為4P+5O₂2P₂O₅；
②白磷燃燒放出大量的熱，使集氣瓶中壓強增加，大于大氣壓強，液面下降，空氣中的氧氣被消耗，熄滅冷卻后，集氣瓶中的壓強小于大氣壓強，液面上升，所以集氣瓶中水面先下降后上升；
③由于氧氣約占空氣體積的五分之一，進入的水也是這一比例，則最終集氣瓶中水的體積為：a+v；
（2）由于溫度的改變會影響水的進入，所以需要使集氣瓶溫度盡快降低至室溫，同時水也對吸收產物有一定作用．
“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；其二主要是吸收白磷燃燒生成的五氧化二磷； （3）小明的觀點正確，白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水顯酸性，滴加幾滴紫色石蕊試液，會變紅．
故答案為：
（1）4P+5O₂2P₂O₅，先下降后上升，a+v；
（2）吸收白磷燃燒生成的五氧化二磷
（3）小明，可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水（或與水反應），導致溶液顯酸性．
分析：（1）白磷與氧氣反應生成五氧化二磷；利用白磷和氧氣反應放熱、氧氣的量約占空氣體積的五分之一解決問題；
（2）圍繞“降溫以及吸收燃燒產物”這一因素進行分析；
（3）從使石蕊試液變紅色的溶液顯酸性的知識進行猜想．
點評：空氣中氧氣含量的測定也是中考考查的一個熱點，重點考查實驗過程中看到的現象以及導致實驗結果偏大或偏小的原因．