Question

【題目】某興趣小組開展“測定密閉容器中某種氣體的體積分數”的探究實驗。

（實驗 1）按圖 1 所示裝置，用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的體積分數。

（實驗 2）按圖 2 所示裝置，在集氣瓶內壁用水均勻涂附鐵粉除氧劑（其中輔助成分不干擾實驗），利用鐵銹蝕原理測定空氣中氧氣的體積分數。

（1）實驗 1 中，紅磷燃燒的主要現象是_____。紅磷熄滅后，集氣瓶冷卻至室溫，打開 K，水能倒吸入集氣瓶的原因是________。

（2）為提高實驗的準確性，以上兩個實驗都需要注意的事項是________（寫一點）。

（3）實驗過程中，連接數字傳感器，測得實驗 1、實驗 2 中氧氣的體積分數隨時間變化的關系分別如圖 3、圖 4 所示。依據圖 3、圖 4 信息，_____（填"實驗 1”或“實驗 2"） 的測定方法更準確，判斷依據是_____。

（4）結合你的學習經驗，若要尋找紅磷或鐵粉除氧劑的替代物。用圖 1 或圖 2 裝置測定空氣中氧氣的體積分數，該替代物應滿足的條件是_____（寫兩點）。

（實驗 3）測定用排空氣法收集到的集氣瓶中二氧化碳的體積分數。

（5）甲同學設計圖 5 所示裝置進行測定。濃 NaOH 溶液的作用是_____（用化學方程式表示）。

（6）乙同學提出，僅利用圖 6 所示裝置，在不添加其他試劑的前提下，也能測得集氣瓶中二氧化碳的體積分數。為達到實驗目的，操作方法是_____。

Answer 1

【答案】產生大量白煙（或“黃色火焰”“放熱”等合理答案） 氧氣被消耗，集氣瓶內氣體壓強小于大氣壓 裝置的氣密性良好（或“紅磷和鐵粉除氧劑足量”等其他合理答案） 實驗 2 反應后，實驗 1 集氣瓶中剩余氧氣的體積分數為 8.6%，而實驗 2 集氣瓶中氧氣幾乎耗盡 能夠和氧氣反應，生成物不影響測定結果（或其他合理答案） 2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O 用冰水冷卻集氣瓶，打開 K（或其他合理答案）

【解析】

紅磷在氧氣中點燃生成五氧化二磷，氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水。

（1）紅磷在氧氣中點燃生成五氧化二磷，實驗1中，紅磷燃燒的主要現象是產生大量白煙。紅磷熄滅后，集氣瓶冷卻至室溫，打開 K，水能倒吸入集氣瓶的原因是氧氣被消耗，集氣瓶內氣體壓強小于大氣壓。

（2）為提高實驗的準確性，兩個實驗都需要注意的事項是裝置的氣密性良好。

（3）實驗過程中，連接數字傳感器，由實驗1、實驗2 中氧氣的體積分數隨時間變化的關系可知，實驗 1 集氣瓶中剩余氧氣的體積分數為 8.6%，而實驗 2 集氣瓶中氧氣幾乎耗盡，故實驗2的測定方法更準確，判斷依據是反應后，實驗1集氣瓶中剩余氧氣的體積分數為 8.6%，而實驗2集氣瓶中氧氣幾乎耗盡。

（4）尋找紅磷或鐵粉除氧劑的替代物，用圖 1 或圖 2 裝置測定空氣中氧氣的體積分數，替代物應滿足的條件是能夠和氧氣反應, 生成物不影響測定結果。

（5）氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，甲同學設計圖 5 所示裝置進行測定，故濃NaOH溶液的作用是吸收二氧化碳，化學方程式為。

（6）只要存在壓強差，則能產生倒吸，二氧化碳的體積分數，利用圖 6 所示裝置，在不添加其他試劑的前提下，操作方法是用冰水冷卻集氣瓶，打開 K。