Question

【題目】某科學興趣小組的同學在學習了空氣中氧氣含量的測定的基礎上，改進了教材中的實驗，設計出了如圖所示的實驗裝置。實驗步驟如下：

①連接儀器，檢查裝置氣密性，發現裝置氣密性良好。

②在集氣瓶里裝進適量a體積的水，燃燒匙里放一小塊白磷，在酒精燈上把玻璃棒下端加熱，按圖示把集氣瓶中的空氣密封起來，把集氣瓶內的長導管伸到瓶底，長導管的另一端放入盛有足量水的燒杯中。

③把預先加熱過的玻璃棒按下與白磷接觸，觀察到白磷立即著火燃燒產生大量白煙，同時放熱。

④待白磷燃燒熄滅后，稍加振蕩，白煙消失。

⑤待集氣瓶完全冷卻到室溫，量出集氣瓶中水的體積為b，整個集氣瓶的體積為c。

⑥根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數。

根據以上信息，回答下列問題：

（1）在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_____。

（2）若實驗成功，請寫出a、b、c三個數據應滿足的一個等式關系_____。

（3）小組成員小宇無意間發現步驟⑤集氣瓶內的水中滴加幾滴石蕊試液，會變紅。這一現象使組內成員積極地開展討論，小玉認為是由于二氧化碳溶于水，使溶液顯酸性，但小張馬上反對：空氣中二氧化碳的含量很少，而實驗中又沒有產生二氧化碳，短時間內不可能使溶液顯酸性。請根據正確的觀點，對變紅現象提出大膽的猜想：_____。

（4）上述實驗中，若集氣瓶內的導管沒有被液面封住，則導致測量的結果將_____（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】先下降后上升 c+4a＝5b 可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水，導致溶液顯酸性（或五氧化二磷與水反應生成酸） 偏大

【解析】

（1）白磷燃燒時會放出大量的熱，集氣瓶內空氣受熱體積膨脹，氣壓增大，使集氣瓶內的水沿玻璃管流入燒杯內；燃燒停止后，溫度下降，瓶內氣壓減小，燒杯中的水就會沿著玻璃管再流入集氣瓶內，故填先下降后上升。

（2）整個集氣瓶的體積為c，集氣瓶里裝進適量a體積的水，所以集氣瓶中空氣的體積為（c﹣a），由于氧氣約占空氣體積的五分之一，若實驗成功，則（b﹣a）＝（c﹣a）×1/5，即c+4a＝5b，故填c+4a＝5b。

（3）可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水顯酸性，滴加幾滴紫色石蕊試液，溶液會變紅，故填可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷溶于水，導致溶液顯酸性（或五氧化二磷與水反應生成酸）。

（4）若玻璃管的下端沒有被水液封，白磷燃燒放出熱量會導致集氣瓶內的空氣受熱膨脹，一部分氣體逸出，而造成測量值偏大，故填偏大。