Question

【题目】某化学兴趣小组进行空气中氧气含量测定，请你参与实验，并回答下列有关问题：

（1）实验过程中，观察到红磷燃烧的反应的符号表达式是__________；上述实验和拉瓦锡研究空气成分实验（将汞与空气封闭在一起加热，生成氧化汞）的化学反应都属于__________反应（填基本反应类型）．

（2）图Ⅰ实验不仅可以说明氧气占空气的体积分数，还可以说明氮气具有的化学性质有______（只需写一点）．

（3）用图Ⅰ实验装置测定的结果是：集气瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的1/5，你认为导致这一结果的原因是__________．（只需写一点）

（4）某学生用木炭代替图Ⅰ中的红磷，当木炭停止燃烧，集气瓶冷却到室温．打开弹簧夹后，发现水不能进入集气瓶，原因是__________，若仍用木炭代替红磷，你对该生的实验方案应作何改进，才能保证实验成功？__________（只需答出实验方案中须改进的地方） ．

（5）图Ⅱ是该兴趣小组的测定空气中氧气含量的改进装置（选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器），其实验的操作步骤如下：①点燃酒精灯；②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹；③将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹夹紧橡皮管；④读取注射器活塞的数据．你认为正确的实验操作顺序是__________（填序号）；图Ⅱ实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约_________mL处才停止；对照图Ⅱ实验，你认为图Ⅰ实验有何不足之处__________（回答一点即可）．

（6）经过研究讨论后该兴趣小组又设计了如图Ⅲ的测定空气中氧气含量的改进装置。主要操作是：在实际容积为150mL的集气瓶里，先装进50mL的水，再按图连好仪器，打开止水夹，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃．（已知白磷在空气中燃烧生成五氧化二磷）

①白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是__________；若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为__________mL．

②集气瓶里预先装进的50mL水，在实验过程中起到哪些作用？__________（填写序号）

a．加快集气瓶冷却

b．液封导气管末端以防气体逸出

c．缓冲集气瓶内气压的骤然升高．

Answer 1

【答案】磷+氧气五氧化二磷化合反应氮气既不能燃烧，也不能支持燃烧燃着的红磷未能迅速伸入集气瓶中木炭燃烧消耗氧气的同时也产生二氧化碳气体，瓶内有气压不明显减小集气瓶中事先放氢氧化钠溶液③①②④1实验过程中需要打开集气瓶先下降后上升70abc

【解析】

根据红磷燃烧的反应和汞与氧气反应的原理，实验现象，实验原理，反应中气压变化进行分析。

（1）磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，该反应的文字表达式是：磷+氧气五氧化二磷；汞与氧气生成氧化汞，这两个反应都是由两种物质生成一种物质，属于化合反应；

（2）图Ⅰ实验后，剩余的气体主要是是氮气，红磷在氮气不能燃烧，说明氮气具有的化学性质是氮气既不能燃烧，也不能支持燃烧；

（3）用图Ⅰ实验装置测定的结果是：集气瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的1/5，导致这一结果的原因是说明操作太慢，致使装置内的部分空气逸散出来，即燃着的红磷未能迅速伸入集气瓶中；

（4）木炭燃烧消耗氧气的同时也产生二氧化碳气体，瓶内的压强不明显减小，所以木炭代替图Ⅰ中的红磷，当木炭停止燃烧，集气瓶冷却到室温，打开弹簧夹后，发现水不能进入集气瓶；若仍用木炭代替红磷，可在集气瓶中加一种溶液，吸收二氧化碳，例如氢氧化钠溶液，所以若仍用木炭代替红磷，可在集气瓶中加一种溶液，吸收二氧化碳，例如氢氧化钠溶液。对该生的实验方案应作如下改进：集气瓶中事先放氢氧化钠溶液；

（5）图Ⅱ实验时，先将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管，然后点燃酒精灯；反应完后，撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹，最后读取注射器活塞的数据，所以正确的实验操作顺序是：③①②④；由于红磷燃烧消耗了容积为45mL的18×180mm的试管内空气的1/5，也就是9mL（即45mL×=9mL）；所以活塞所处的刻度值为10mL-9mL=1mL；对照图Ⅱ实验，图Ⅰ实验不足是实验过程中需要打开集气瓶，会引起实验结果不准确；

（6）①图Ⅲ中，红磷燃烧过程中放出热量，瓶内有气压先增大，随着氧气的消耗瓶内的气压降低，白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是：先下降后上升；若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为（150mL-50mL）×+50mL=70mL；

②集气瓶里预先装进的50mL水，水能吸收热量，起到液封的作用。在实验过程中起到作用是：加快集气瓶冷却，液封导气管末端以防气体逸出，缓冲集气瓶内气压的骤然升高，故选abc。