Question

【題目】用下圖所示裝置測定空氣中氧氣的含量，其中集氣瓶的容積為200mL，裝有50mL水，250mL量筒內裝有200mL水。

實驗步驟如下（裝置氣密性良好，部分操作已略去）：

I. 用強光手電照射，引燃足量白磷；

II. 白磷熄滅并冷卻至室溫，讀取量筒中的水的體積；

III. 計算空氣中氧氣的體積分數。

（1）白磷燃燒的文字表達式為____________________________________。

（2）白磷的作用是____________________________________。

（3）集氣瓶內水的主要作用是____________________________________。

（4）實驗中觀察到集氣瓶內的液面先下降后上升，原因是____________________。

（5）此實驗得出“氧氣體積約占空氣體積1/5”的結論，得出此結論對應的實驗現象是__________________________。

（6）步驟II中，未冷卻至室溫就讀取，會使讀取的量筒中水的體積數值________ （填“偏高”、“偏低”、“相等”）。

（7）步驟Ⅱ中，讀取量筒中的水的體積時，仰視，會使氧氣含量的測量值_________（填“偏高”、“偏低”、“相等”）。

（8）步驟Ⅱ結束后，集氣瓶中氣體為__________（填“純凈物”、“混合物”）。

（9）此實驗原理利用了氮氣的物理性質是_______________________________。

Answer 1

【答案】磷+氧氣五氧化二磷 燃燒，使集氣瓶中氧氣被完全消耗，同時生成固體 液封，防止集氣瓶中氣體逸出 白磷燃燒，放熱，集氣瓶內氣體溫度升高，壓強增大，大于外界大氣壓，集氣瓶中水進入導管，集氣瓶中液面下降；白磷燃燒，消耗氧氣，冷卻到室溫后，集氣瓶內氣體壓強減小，量筒內的水倒吸入集氣瓶中，集氣瓶中液面上升（答溫度升高和耗氧同時進行，壓強在不同階段的增大和減小的主次關系不同，給分） 量筒內液面下降到約170 mL刻度處，靜止 偏高 偏高 混合物 難溶于水

【解析】

（1）白磷在空氣燃燒生成五氧化二磷，反應的文字表達式為磷+氧氣五氧化二磷；（2）該實驗中白磷的作用是燃燒，使集氣瓶中氧氣被完全消耗，同時生成固體；

（3）該實驗中集氣瓶內水的主要作用是形成液封，防止集氣瓶中氣體逸出；

（4）實驗中觀察到集氣瓶內的液面先下降后上升，原因是白磷燃燒，放熱，集氣瓶內氣體溫度升高，壓強增大，大于外界大氣壓，集氣瓶中水進入導管，集氣瓶中液面下降；白磷燃燒，消耗氧氣，冷卻到室溫后，集氣瓶內氣體壓強減小，量筒內的水倒吸入集氣瓶中，集氣瓶中液面上升；

（5）若氧氣體積約占空氣體積1/5，集氣瓶內的氧氣體積=，量筒內的水倒吸入集氣瓶中水的體積為30mL，量筒中液面下降到170mL。此實驗得出“氧氣體積約占空氣體積1/5”的結論，得出此結論對應的實驗現象是量筒內液面下降到約170 mL刻度處，靜止；

（6）步驟II中，未冷卻至室溫就讀取，瓶內有氣壓偏大，進入集氣瓶中水的體積偏小，會使讀取的量筒中水的體積數值偏高；

（7）步驟Ⅱ中，讀取量筒中的水的體積時，仰視，讀數偏小，會使氧氣含量的測量值偏高；

（8）步驟Ⅱ結束后，只是消耗了氧氣，集氣瓶中氣體還有氮氣、二氧化碳、稀有氣體等，屬于混合物；

（9）燃燒結束后，集氣瓶內剩余的氣體主要是氮氣，氮氣難溶于水，液面不再上升，此實驗原理利用了氮氣的物理性質是難溶于水。