Question

【題目】某化學興趣小組同學設計了多組實驗裝置測定空氣中氧氣的含量。

（1）甲同學設計如圖裝置進行實驗。實驗過程中觀察到的現象是水倒流，實驗過程中經常會出現水小于1/5的結果，請你分析可能原因是__________（至少寫出2點）

（2）乙同學設計出了如下圖所示的實驗裝置。

實驗過程：

①檢查裝置的氣密性，氣密性良好；

②在集氣瓶里裝進適量a體積的水，燃燒匙里放一塊白磷（40℃即可燃燒），按圖示裝置連接儀器，然后再酒精燈上把玻璃棒下端加熱，玻璃棒的作用為_______________；（注：集氣瓶內的長導管已接近瓶底）

③把預先加熱的玻璃棒按下與白磷接觸，觀察到白磷立即著火燃燒，現象為__________，該反應的符號表達式為：_____________；（注：白磷與紅磷燃燒的產物、現象均相同）

④待集氣瓶完全冷卻至室溫，量出集氣瓶中水的體積是b，整個集氣瓶的體積是c。從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內水面的變化情況是____________。

⑤根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數。已知c=60mL，a=10mL，則b=_____mL，得出結論，氧氣的體積分數為______________。

實驗反思：

①組內成員小張對“實驗前集氣瓶里要裝進適量a體積的水”非常不理解。咨詢了組長小明之后，他終于明白“a體積的水”的作用，其一是為了加快④步驟中集氣瓶的冷卻速度；其二則主要是______________。

②在上述實驗中，下列操作的實施和實驗現象的出現，會導致實驗最后產生的實際值大于理論值的是____________。

A. 裝置氣密性不好 B. 實驗前集氣瓶里沒有裝a體積的水

C. 集氣瓶沒有冷卻到室溫 D. 用紅磷代替白磷（紅磷的著火點在240℃左右）

Answer 1

【答案】裝置漏氣； 氧氣消耗到一定濃度不能繼續與紅磷發生反應 引燃白磷 產生大量白煙，放熱； P+O2P2O5 20； 1/5 形成液封，防止實驗過程中集氣瓶內的氣體從長導管中向外逸散而影響實驗結果 B

【解析】

（1）實驗過程中觀察到的現象是水倒流，實驗過程中經常會出現水小于1/5的結果，可能原因是：裝置的氣密性不好、白磷的量不足、沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾讀數或氧氣消耗到一定濃度不能繼續與紅磷發生反應等；

（2）實驗過程：

②在集氣瓶里裝進適量a體積的水，白磷達到一定溫度時才能燃燒，燃燒匙里放一塊白磷（40℃即可燃燒），按圖示裝置連接儀器，然后再酒精燈上把玻璃棒下端加熱，熱的玻璃棒給白磷加熱，玻璃棒的作用為引燃白磷；③白磷在空氣中燃燒的現象：發黃光、放出熱量、冒出大量的白煙；④磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，符號表達式為：4P+5O22P2O5；從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內水面的變化情況是先下降，后上升，因為開始時，燃燒放熱使氣體體積膨脹，冷卻后收縮，因此先下降，后上升；⑤根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數，氧氣約占空氣體積的五分之一，已知C=60ml，a=10ml，a上面的空氣五等分，則b=20mL；因此氧氣的體積分數= ×100%=20%；

實驗反思：

①實驗前集氣瓶里要裝進適量a體積的水的作用是：形成液封，防止實驗過程中集氣瓶內的氣體從長導管中向外逸散而影響實驗結果；②A. 裝置氣密性不好，白磷燃燒結束后冷卻時外界氣體進入集氣瓶，使瓶內氣體減少的量比氧氣少，測定結果偏小； B. 實驗前集氣瓶里沒有裝a體積的水，在磷燃燒時，因放出大量熱使氣體膨脹，使一部分氣體在導管逸出，測定結果偏大；C. 集氣瓶沒有冷卻到室溫，導致剩余氣體膨脹，進入集氣瓶的水偏少，測定結果偏小； D. 用紅磷代替白磷（紅磷的著火點在240℃左右）。由于紅磷和白磷與氧氣的反應產物相同，故沒有影響。故選B。