Question

4．用來測定空氣中氧氣含量的方法有很多，圖1所示的是小明用紅磷在空氣中燃燒的測定方法．

【查閱資料】①白磷不溶于水且密度比水大：在空氣中溫度達到40℃時就可以燃燒．
②紅磷和白磷在空氣中的燃燒產(chǎn)物都是五氧化二磷固體，有毒、會刺激人體的呼吸道，可與水反應生成偏酸而被吸收掉．
③金屬鎂的化學性質(zhì)非�；顫�，不僅可以與氧氣反應生成白色固體氧化鎂，還可以在氮氣中劇烈燃燒，生成淡黃色的固體氮化鎂．
【實驗過程】第一步：連接儀器，檢查裝置的氣密性；
第二步：向集氣瓶中加入少量水，并將集氣瓶內(nèi)的剩余容積劃分為五等份，并做好標記．
第三步：點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊．
第四步：待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，發(fā)現(xiàn)水被吸入集氣瓶中，進入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總?cè)莘e的$\frac{1}{5}$，請回答下列問題：
（1）紅磷在空氣中燃燒的文字表達式為：紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積少于總?cè)莘e的$\frac{1}{5}$，你認為導致這一結(jié)果的原因可能是紅磷量不足；未完全冷至室溫就打開止水夾（回答一點即可）
（2）由該實驗得出的結(jié)論是氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$
【實驗反思】
（3）小亮同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示），你認為改進后的優(yōu)點是誤差少或無污染
（4）小光同學認為可效仿小明同學的實驗過程，在圖2裝置的集氣瓶中先加入少量水（與圖1裝置等量），再開始實驗，但遭到了其它同學的一致反對，請問反對的理由是水會降低溫度，使白磷無法燃燒，或者水會隔絕氧氣，使白磷無法燃燒
（5）如果不事先在集氣瓶中加入少量水將白磷燃燒產(chǎn)生的白煙吸收掉的話，會對本實驗的結(jié)果產(chǎn)生明顯的影響嗎？不會你的理由是白煙是五氧化二磷，為固體，不會對裝置內(nèi)的氣壓產(chǎn)生明顯的影響
（6）為防止白磷燃燒放出的熱量使集氣瓶底炸裂，你的改進措施是在瓶底鋪上一層細沙
（7）小林同學指出圖2裝置在實驗安全方面仍有不足之處，于是設(shè)計出了圖3所示的裝置，其中氣球的作用是防止橡皮塞彈出，調(diào)節(jié)氣壓、緩沖等．
【交流與評價】
（8）裝置的改進可以使實驗的數(shù)據(jù)更加精確，并提高實驗成功的概率，但藥品的選擇則直接關(guān)系到實驗能否成功，圍繞著本實驗為何選用紅（白）磷進行實驗，同學們查閱了大量的資料，并在老師的幫助下明白了原理，如以下幾種藥品就不可以選用：
①木炭不可以選用，理由是木炭燃燒生成二氧化碳氣體，使裝置內(nèi)的壓強基本不變；
②鐵絲不可以選用，因為鐵絲在空氣中無法與氧氣發(fā)生化學反應，導致裝置內(nèi)的壓強沒有變化；
③金屬鎂也不可以選用，理由是鎂不僅會和氧氣反應，還會和氮氣反應，使實驗結(jié)果不準確．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)紅磷燃燒生成五氧化二磷進行解答；根據(jù)實驗中注意的問題分析誤差原因；
（2）根據(jù)氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$解答；
（3）根據(jù)裝置的不同點對比分析優(yōu)點；
（4）根據(jù)水會降低溫度，使白磷無法燃燒解答；
（5）根據(jù)白煙是五氧化二磷，為固體解答；
（6）根據(jù)防止白磷燃燒放出的熱量使集氣瓶底炸裂的方法解答；
（7）根據(jù)氣球的作用解答；
（8）根據(jù)木炭燃燒生成二氧化碳氣體，使裝置內(nèi)的壓強基本不變；鎂不僅會和氧氣反應，還會和氮氣反應，使實驗結(jié)果不準確解答．

解答 解：
（1）紅磷燃燒生成五氧化二磷，文字表達式：紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．實驗過程中紅磷要足量，紅磷量少，會使氧氣未消耗盡，造成結(jié)果偏小，未等冷卻就打開止水夾，壓強差小，倒流進的水少，裝置漏氣等；  
（2）由該實驗得出的結(jié)論是氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$；
（3）利用放大鏡聚光引燃紅磷，不需要打開瓶塞，空氣出不來也進不去，測量比較準確，用酒精燈引燃紅磷由于磷燃燒放出大量的熱，打開瓶塞時容易使空氣受熱而逸出，可以誤差少或無污染．
（4）水會降低溫度，使白磷無法燃燒，或者水會隔絕氧氣，使白磷無法燃燒，故反對；
（5）如果不事先在集氣瓶中加入少量水將白磷燃燒產(chǎn)生的白煙吸收掉的話，不會對本實驗的結(jié)果產(chǎn)生明顯的影響，因為白煙是五氧化二磷，為固體，不會對裝置內(nèi)的氣壓產(chǎn)生明顯的影響；
（6）為防止白磷燃燒放出的熱量使集氣瓶底炸裂，改進措施是在瓶底鋪上一層細沙；
（7）氣球的作用是防止橡皮塞彈出，調(diào)節(jié)氣壓、緩沖等；
（8）①木炭不可以選用，理由是：木炭燃燒生成二氧化碳氣體，使裝置內(nèi)的壓強基本不變；
③金屬鎂也不可以選用，理由是：鎂不僅會和氧氣反應，還會和氮氣反應，使實驗結(jié)果不準確．
故答案為：
（1）紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；紅磷量不足；未完全冷至室溫就打開止水夾；
（2）氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$；
（3）誤差少或無污染；
（4）水會降低溫度，使白磷無法燃燒，或者水會隔絕氧氣，使白磷無法燃燒；
（5）不會；白煙是五氧化二磷，為固體，不會對裝置內(nèi)的氣壓產(chǎn)生明顯的影響；
（6）在瓶底鋪上一層細沙；
（7）防止橡皮塞彈出，調(diào)節(jié)氣壓、緩沖等；
（8）①木炭燃燒生成二氧化碳氣體，使裝置內(nèi)的壓強基本不變；
③鎂不僅會和氧氣反應，還會和氮氣反應，使實驗結(jié)果不準確．

點評 空氣是人類寶貴的自然資源，在中考中占有重要的地位，特別是空氣中氧氣含量的測定，要注意測定原理、實驗關(guān)鍵、現(xiàn)象和結(jié)論等內(nèi)容的考查．