Question

用來測定空氣成分的方法很多，如圖所示的是小明用紅磷在空氣中燃燒的測定方法．
實驗過程是：
第一步：將集氣瓶容積劃分為五等份，并標記．用止水夾夾緊橡皮管．
第二步：點燃燃燒匙內的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊．
第三步：待紅磷熄滅，打開彈簧夾．
根據上述實驗回答：
（1）打開止水夾前看到的主要現象是______，紅磷在空氣中燃燒的文字表達式為______．打開止水夾后看到的主要現象是______．
（2）由該實驗得出的結論是：空氣中氧氣體積約占總體積的______
（3）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的1/5，你認為導致這一結果的原因可能是______（寫出一條即可）
（4）該實驗中紅磷需要過量的原因是______．
（5）小明同學認為可用木炭代替紅磷測定空氣中氧氣的含量，小麗同學認為不可以，其原因是______．
（6）小組內同學還對該實驗進行了如下改進．
實驗的操作步驟如下：①點燃酒精燈．②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾．③將少量紅磷平裝入試管中（已知試管容積為 45mL），將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管．④讀取注射器活塞的數據．你認為正確的實驗操作順序是______（填序號）．注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為______mL刻度處才停止．

Answer 1

解：（1）打開止水夾前看到磷燃燒的現象紅磷燃燒，產生大量的白煙，最終熄滅；而打開止水夾后由于氧氣的消耗瓶內氣壓變低，所以水會從導管進入集氣瓶水量約占集氣瓶容積的；磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，其反應表達式為磷+氧氣五氧化二磷；
（2）從進入的水量可知空氣中氧氣的含量約為空氣體積的；
（3）若紅磷燃燒一段時間后自動熄滅，從燃燒條件看是由于氧氣已消耗完全；而若測定出O₂的含量小于空氣體積的，原因可能是紅磷的量不足，或是沒有等廣口瓶冷卻就打開止水夾等．
（4）過量紅磷能徹底耗盡空氣中的氧氣，使實驗結果更準確一些；
（5）若將紅磷換成炭粉，該實驗不能獲得成功，因為碳與氧氣反應，消耗氧氣，但同時又生成二氧化碳氣體，瓶中的壓強無明顯變化．
（6）依據實驗的具體過程可知該實驗的操作步驟應該是將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管；點燃酒精燈；撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾；讀取注射器活塞的數據．由于空氣中氧氣的含量約為空氣體積的，因為氧氣約占空氣體積的，而試管的容積是45mL，當其內氧氣被耗盡時氣體減少的體積為：45mL×，所以活塞所處的刻度值為10mL-45mL×=1mL
故答案為：：（1）紅磷燃燒產生大量白煙過一會熄滅；水會從導管進入集氣瓶水量約占集氣瓶容積的；磷+氧氣五氧化二磷；
（2）；
（3）紅磷的量不足（或是沒有等廣口瓶冷卻就打開止水夾等）．
（4）耗盡空氣中的氧氣；
（5）若碳與氧氣反應，消耗氧氣，但同時又生成二氧化碳氣體，瓶中的壓強無明顯變化．
（6）③①②④；1；
分析：根據已有的知識進行分析，空氣中氧氣約占其體積的五分之一，測定時可以使用紅磷燃燒消耗氧氣使瓶內壓強減小的方法，磷燃燒能生成五氧化二磷，若使用木炭，由于碳燃燒生成的是二氧化碳氣體，壓強變化不大，故不能測得氧氣的含量，進行此實驗時，必須保證裝置的氣密性良好，紅磷足量，瓶子冷卻后再打開彈簧夾，否則會導致結果不準確．
依據實驗改進的過程分析其操作步驟是：將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖2中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管；點燃酒精燈；撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾；讀取注射器活塞的數據．圖2實驗中，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為8mL處停止；
點評：本考點考查的是空氣中氧氣含量的探究實驗，根據實驗操作圖，回憶實驗中現象，由實驗中的注意事項，對實驗結果進行評價，從而理解該實驗的探究目的．對實驗結果進行評價，是近幾年中考的重點之一，要好好把握．