Question

興趣小組測定空氣中氧氣的含量探究
（一）可燃物的選擇探究
【查閱資料】常溫常壓下，100g水可溶解0.13gCO₂；燒堿溶液可以吸收大量的CO₂．
【提出問題】氧氣約占空氣體積的多少？
【猜想假設(shè)】若各裝置都能將集氣瓶中的氧氣耗盡、木炭燃燒都轉(zhuǎn)化成CO₂、燒杯中液體都足量，忽略導(dǎo)管中的空氣和進(jìn)入導(dǎo)管中的液體對測量的影響，則集氣瓶中吸入液體體積應(yīng)該約占集氣瓶容積的

 

．
【實(shí)驗(yàn)探究】

方案	甲	乙	丙
裝置
操作	①關(guān)閉彈簧夾；
	②將足量紅磷點(diǎn)燃；	②將足量木炭點(diǎn)燃；	②將足量木炭點(diǎn)燃；
	③立即伸入集氣瓶并塞緊膠塞；④充分反應(yīng)，待集氣瓶氣溫冷卻至室溫后打開 彈簧夾；記錄集氣瓶吸入液體約占集氣瓶容積幾分之幾．
記錄	約 1 5	遠(yuǎn)小于 1 5	約 1 5
結(jié)論	氧氣約占 1 5	空氣中氧氣體積含量遠(yuǎn)小于 1 5	氧氣約占 1 5

【反思交流】
（1）正式開始實(shí)驗(yàn)前，要先檢查

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)中，甲方案中紅磷燃燒的現(xiàn)象

 

，寫出紅磷燃燒的文字表達(dá)式

 

．
（3）乙方案所測數(shù)據(jù)遠(yuǎn)小于

1

5

的主要原因是

 

．
（二）實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)
小組同學(xué)選用了40mL的試管作反應(yīng)容器（如圖1）和量程體積足夠大且潤滑效果很好的針筒注射器，將足量的白磷（其化學(xué)性質(zhì)與紅磷相似，40℃時(shí)就可以燃燒）放入試管后，用橡皮塞塞緊試管，并夾緊彈簧夾．用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束后，等到試管冷卻后松開彈簧夾，觀察現(xiàn)象．
（4）實(shí)驗(yàn)后，可以觀察到針筒活塞會從原來的20mL刻度處慢慢向左移到約

 

處．
A．4mL刻度       B．8mL刻度      C． 12mL刻度      D． 16mL刻度
（5）此方案與甲方案相比，優(yōu)點(diǎn)是

 

（任寫一點(diǎn)）
（三）實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新
興趣小組選用暖寶寶中的發(fā)熱劑（主要成分是鐵粉、木炭粉、水和食鹽）代替磷，設(shè)計(jì)了如圖2所示裝置（該裝置氣密性良好）
（6）此實(shí)驗(yàn)的原理是利用鐵粉

 

，從而使瓶內(nèi)的壓強(qiáng)減小．
（7）暖寶寶中食鹽的作用

 

．
（8）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算，測出氧氣的體積分?jǐn)?shù)約是

 

，可能原因是a

 

，b

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：測定空氣里氧氣含量的探究,金屬銹蝕的條件及其防護(hù),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：本題是測定空氣中氧氣的含量，我們常用燃燒紅磷或白磷的方法，因?yàn)榱兹紵�生成白色固體五氧化二磷，幾乎不占空間，使得內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差，從而得到正確的結(jié)論．因此在選擇可燃物時(shí)，必須考慮到：燃燒的條件；生成物的狀態(tài)；不與空氣中其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)．保證本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是：①裝置氣密性好；②紅磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數(shù)；暖寶寶暖寶寶中的鐵粉與水和空氣中氧氣發(fā)生了緩慢氧化，進(jìn)而放出熱量；物質(zhì)緩慢氧化會放出熱量，氯化鈉的作用是加速鐵粉氧化，更快地放出熱量．據(jù)此分析解答有關(guān)的問題．

解答：解：（一）【猜想假設(shè)】由空氣中氧氣的含量可知，若各裝置都能將集氣瓶中的氧氣耗盡、木炭燃燒都轉(zhuǎn)化成CO₂、燒杯中液體都足量，忽略導(dǎo)管中的空氣和進(jìn)入導(dǎo)管中的液體對測量的影響，則集氣瓶中吸入液體體積應(yīng)該約占集氣瓶容積的

1

5

；
【反思交流】（1）正式開始實(shí)驗(yàn)前，要先檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣；
（2）紅磷燃燒的現(xiàn)象是發(fā)出黃光，冒出濃濃的白煙；反應(yīng)的文字表達(dá)式為：磷+氧氣

點(diǎn)燃

五氧化二磷；
（3）乙方案所測數(shù)據(jù)遠(yuǎn)小于

1

5

的主要原因是：木炭在氧氣中燃燒生成二氧化碳，二氧化碳?xì)怏w在水中的溶解度不大；
故答案為：【猜想與假設(shè)】

1

5

；
【反思交流】（1裝置的氣密性；（2）發(fā)出黃光，冒出濃濃的白煙；磷+氧氣

點(diǎn)燃

五氧化二磷；（3）木炭在氧氣中燃燒生成二氧化碳，二氧化碳?xì)怏w在水中的溶解度不大；
（二）（4）由于空氣中氧氣約占空氣體積的

1

5

，所以試管內(nèi)密封的40mL的空氣中氧氣約占8mL．所以，實(shí)驗(yàn)后，可以觀察到針筒活塞會從原來的20mL刻度處慢慢向左移到約12mL處，內(nèi)外壓強(qiáng)相等；
（5）圖1的設(shè)計(jì)操作與甲裝置比較，它可以防止磷燃燒產(chǎn)生的白煙散逸到空氣中，再就是裝置的刻度更清楚，讀數(shù)更準(zhǔn)確；
故答案為：（4）C；（5）實(shí)驗(yàn)在密閉體系中進(jìn)行，減少了空氣污染，讀數(shù)更準(zhǔn)確；
（三）（6）暖寶寶暖寶寶中的鐵粉與水和空氣中氧氣發(fā)生了緩慢氧化，從而使瓶內(nèi)的壓強(qiáng)減�。�
（7）物質(zhì)緩慢氧化會放出熱量，氯化鈉的作用是加速鐵粉氧化，更快地放出熱量；
（8）集氣瓶內(nèi)空氣的體積是300mL，進(jìn)入水的體積是55mL，即氧氣的體積是55mL，因此氧氣的體積分?jǐn)?shù)=

55mL

300mL

×100%=18.3%，
在測定過程中，對測定結(jié)果帶來誤差的因素可能有：裝置氣密性差、鐵粉偏少等．
故答案為：（6）生銹能消耗氧氣；（7）加速鐵粉氧化，更快地放出熱量；（8）18.3%；裝置漏氣、鐵粉量不足等．

點(diǎn)評：本題主要考查實(shí)驗(yàn)測定空氣中氧氣含量的原理及可能造成實(shí)驗(yàn)失敗的原因的分析，理解實(shí)驗(yàn)的原理是解答本題的關(guān)鍵，增加了學(xué)生分析問題的思維跨度，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生整合知識的能力．