Question

17．某實驗小組利用如圖所示裝置測量空氣中氧氣體積分數并取得成功．
【查閱資料】白磷的著火點40℃．
【提出問題】氧氣體積約占空氣總體積的多少？
【實驗準備】錐形瓶內空氣體積為230mL，注射器中水的體積為50mL，
該裝置氣密性良好．
【實驗探究】裝入藥品，按圖所示連接好儀器，夾緊彈簧夾．先將錐形瓶
底部放入熱水中，白磷很快被引燃，然后將錐形瓶從熱水中取出．
【現象分析】
（1）將錐形瓶底部放入熱水中，白磷被引燃，足量的白磷在錐形瓶中未能全部燃燒，說明瓶內剩余氣體不支持燃燒（填“支持”或“不支持”）
（2）在整個實驗過程中，可觀察到氣球的變化是先變大，后縮小．
（3）待白磷熄滅、錐形瓶冷卻到室溫后，打開彈簧夾，還可觀察到的現象是：①注射器中的水自動噴射出來，②當注射器中的水還剩約4mL時停止下流．導致這些現象發生的原因是：白磷燃燒消耗了錐形瓶中的氧氣，使瓶中氣壓減小；錐形瓶中氧氣約占46mL，當注射器中的水進入錐形瓶46mL后，瓶中氣壓與外界相當．
（4）【得出結論】氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$．
（5）【反思與評價】下列實驗操作，導致實驗結果偏小的原因有ABCD
A．裝置有點漏氣
B．白磷的量不足
C．用干燥的硫磺代替白磷做實驗．
D未冷卻至室溫就讀數．

Answer 1

分析 （1）根據燃燒的條件、白磷燃燒的反應分析回答；
（2）根據瓶內壓強的變化分析氣球的變化；
（3）根據瓶內壓強的變化及空氣中氧氣的體積分數分析．
（5）根據磷燃燒及實驗裝置的特點來完成解答即可．

解答 解：（1）將錐形瓶底部放入熱水中，白磷很快被引燃，足量的白磷在錐形瓶中未能全部燃燒，說明瓶內剩余氣體不支持燃燒；
（2）白磷燃燒時放出大量的熱，使瓶內壓強增大，由于白磷燃燒消耗了氧氣，又冷卻到室溫，瓶內壓強減小．所以，可觀察到氣球的變化是：先變大，后縮小．
（3）白磷燃燒消耗了錐形瓶中的氧氣，使瓶中氣壓減小，注射器中的水自動噴出來；錐形瓶中氧氣約占230mL×$\frac{1}{5}$=46mL，當注射器中的水進入錐形瓶46mL后，瓶中氣壓與外界相當．所以，當注射器中的水還剩下約4mL時停止下流．
（5）A、裝置漏氣，會使進入水的體積偏小，造成測量結果偏小．故A符合題意；
B、白磷的量不足，不能將瓶內的氧氣全部除去，造成測量結果偏小．故B符合題意；
C、硫燃燒生成二氧化硫氣體，裝置中氣壓幾乎不變，造成測量結果偏小．故C符合題意；
D、磷燃燒結束后，未等裝置冷卻打開彈簧夾，氣體處于膨脹狀態，造成測量結果偏小．故D符合題意；
故答案為：（1）不支持；
（2）先變大，后縮小；
（3）4；白磷燃燒消耗了錐形瓶中的氧氣，使瓶中氣壓減小；錐形瓶中氧氣約占46mL，當注射器中的水進入錐形瓶46mL后，瓶中氣壓與外界相當．
（5）ABCD．

點評 本題主要考查實驗測定空氣中氧氣含量的原理及實驗的現象，解此類問題時關鍵是分析清楚實驗原理．