《2025年多维互动提优课堂九年级化学上册沪教版提升》

24.(12分)为测定空气中氧气的体积分数,小华和小亮同学分别设计了如下方案：
小华:采用图1装置进行实验。(燃烧匙中的药品为红磷)
小亮:采用图2装置进行实验。(用实际容积为40 mL的试管作反应容器,将过量的白磷放入试管,用橡皮塞塞紧试管口,通过导管与实际容积为60 mL且润滑性很好的针筒注射器组成如图2所示的实验装置)

假设实验能按照小华和小亮的设想正常进行,且红磷和白磷所占体积与导管内的气体体积均忽略不计。请回答下列问题：
(1)红磷在集气瓶中燃烧的文字表达式为红磷+氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷。
(2)待红磷燃烧停止并冷却后,打开止水夹,观察到进入集气瓶中水的体积不到集气瓶中空气体积的1/5,你认为其原因可能是红磷的量不足、装置漏气、未冷却至室温就打开止水夹。
(3)如果将燃烧匙中的红磷换成炭粉,那么实验能否成功？为什么？不能成功，因为炭粉燃烧生成二氧化碳气体，瓶内压强变化不大，无法测定空气中氧气的体积分数。
(4)用小亮设计的实验方案完成实验时:实验前,打开弹簧夹,将注射器的活塞前沿从20 mL刻度处推至15 mL刻度处,然后松手,若活塞仍能返回至20 mL刻度处,则说明装置不漏气。若先夹紧弹簧夹,用酒精灯加热白磷,燃烧结束,等到试管冷却后再松开弹簧夹,可观察到的现象为活塞向左移动至12mL处停止；若不夹紧弹簧夹,用酒精灯加热白磷,燃烧结束,等到试管冷却后再松开弹簧夹,可观察到的现象为活塞向左移动至8mL处停止。
(5)图2的设计操作与图1相比,其优点是测量更准确、更环保。

答案：
(1)红磷+氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷
(2)红磷的量不足、装置漏气、未冷却至室温就打开止水夹
(3)不能成功，因为炭粉燃烧生成二氧化碳气体，瓶内压强变化不大，无法测定空气中氧气的体积分数
(4)装置不漏气；12；8
(5)测量更准确、更环保