Question

【題目】空氣中氧氣含量測定的再認識。

某化學興趣小組的同學，在實驗室用紅磷、鎂條、木炭等物質代替汞對空氣中氧氣的含量測定進行模擬探究。

實驗一：A組同學通過燃燒紅磷法測定空氣中氧氣的含量，裝置如圖所示，寫出紅磷燃燒的文字表達式___________________________

實驗過程如下：

（1）用彈簧夾夾緊橡皮管；

（2）點燃燃燒匙內的紅磷，觀察到紅磷燃燒，立即伸入瓶中并塞緊瓶塞．

（3）等裝置冷卻至室溫后，打開彈簧夾。

（4）觀察并記錄水面的變化情況發現，集氣瓶內上升的水面小于瓶內原有空氣體積的五分之一，可能的原因是：___________

實驗二：B組同學利用鎂條在空氣中燃燒測定空氣中氧氣含量，如圖二所示，實驗結束后，待裝置冷卻后打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶容積的70%。根據空氣的組成推測可能的原因是___________。

實驗三：C組“利用木炭燃燒測定空氣中氧氣的體積分數”如圖，根據經驗，利用上圖裝置測定空氣中氧氣含量時，能否用木炭替代？___________（填“能”或“不能”）原因是：___________

（提供資料）氫氧化鈉能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，寫出文字表達式___________該小組同學選擇用氫氧化鈉溶液吸收生成的二氧化碳氣體，但進入集氣瓶中水的體積分數仍然小于1/5 。

（提出問題）是什么原因導致測量不準確呢？

（猜想與假設）他們分別作了如下猜想：

甲同學：可能是木炭取的量過少；

乙同學：可能是木炭燃燒沒有消耗完集氣瓶中的氧氣；

丙同學：可能是木炭與空氣反應生成了其他氣體。

（查閱資料）

資料一：木炭、棉花和蠟燭在密閉容器內燃燒停止后，殘留氧氣的體積分數分別高達14.0%，8.0%和16.0%。

資料二：木炭在密閉容器中不充分燃燒會生成一氧化碳氣體。

資料三：一氧化碳能與灼熱的氧化銅粉末（黑色）反應生成銅（紅色）和二氧化碳氣體

（探究一）

小組同學發現實驗結束后，燃燒匙中還有殘留的黑色固體，可知____同學的猜想不合理。

（探究二）乙同學又利用上述裝置設計了如下實驗，請你填寫下表：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
將足量木炭點燃，迅速插入裝有氧氣的集氣瓶中	___________	木炭燃燒沒有消耗完集氣瓶中的氧氣
待裝置冷卻后，將燃著的___________（填“棉花”或蠟燭）再伸入集氣瓶中	___________

（探究三）

小明從木炭燃燒產物的角度猜想還可能是生成了______導致測量結果小于1/5；于是用注射器抽取集氣瓶內的氣體做了如圖所示的實驗，當觀察到d中______________（填實驗現象），可證明小明的猜想成立。

（經典對比）通過與上述實驗對比，拉瓦錫選擇用汞的優點有___________

A．能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡

B．在汞槽中起到液封作用

C．實驗過程中沒有污染

D．生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣

Answer 1

【答案】紅磷+ 氧氣 五氧化二磷紅磷量不足或裝置漏氣、紅磷燃燒無法消耗完瓶中氧氣鎂條與空氣中的氮氣發生了反應不能木炭燃燒產生二氧化碳氣體，不產生壓強差氫氧化鈉+二氧化碳碳酸鈉+水甲發白光棉花棉花燃燒一氧化碳澄清的石灰水變渾濁ABD

【解析】

實驗一：紅磷與氧氣反應生成五氧化二磷，紅磷+ 氧氣 五氧化二磷；紅磷量不足紅磷燃燒無法消耗完瓶中氧氣、裝置未冷卻到反應前的溫度或裝置漏氣，均會導致測定結構偏小；

實驗二：氧氣只占空氣體積的21%，實驗結束后，待裝置冷卻后打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶容積的70%。可見鎂條與空氣中的氮氣發生了反應；

實驗三：木炭燃燒產生二氧化碳氣體，裝置中不產生壓強差，所以不能用木炭替代紅磷；

[提供資料]氫氧化鈉能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，寫出文字表達式為：氫氧化鈉+二氧化碳碳酸鈉+水；

[探究一]小組同學發現實驗結束后，燃燒匙中還有殘留的黑色固體，所以甲同學的猜想不合理；

[探究二]將足量木炭點燃，迅速插入集氣瓶中，木炭燃燒，發出白光，可以說明木炭有剩余；待裝置冷卻后，將燃著的棉花再伸入集氣瓶中，棉花繼續燃燒，因為棉花在殘留氧氣的體積分數大于8.0%都能燃燒，說明木炭燃燒沒有消耗完集氣瓶中的氧氣；

[探究三] 木炭在密閉容器中不充分燃燒會生成一氧化碳氣體，一氧化碳與氫氧化鈉溶液不反應，所以可能生成一氧化碳；圖中實驗，涉及的化學化學反應有：a裝置中二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，從而出去二氧化碳；b裝置中濃硫酸吸收水蒸氣，干燥氣體；一氧化碳和氧化銅在加熱的條件下生成銅和二氧化碳，所以如果c裝置中黑色粉末變紅色，d裝置中澄清的石灰水變渾濁，則說明生成了一氧化碳，小明的猜想成立；

[經典對比]拉瓦錫研究空氣成分的實驗中選擇使用汞的優點有在汞槽中起到液封作用；生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣，可以證明消耗的是空氣中的氧氣；能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡；但是汞蒸氣有毒，故填：BCD。