Question

15．某化學興趣小組的同學對空氣中氧氣含量的測定實驗進行如下探究．
已知：白磷與紅磷的組成相同，在空氣中，溫度超過40℃，白磷就可以自燃，反應(yīng)原理和紅磷與氧氣反應(yīng)相同．如圖是“空氣中氧氣體積分數(shù)測定”實驗的改進裝置，主要操作是：在實驗容積為150mL的集氣瓶里，先裝進50mL的水，再按圖連好儀器，按下熱的玻璃棒，白磷立即被點燃．
（1）請寫出白磷與氧氣反應(yīng)的化學符號表達式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅，屬于化合反應(yīng)．
（2）白磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內(nèi)水面的變化是先下降后上升；若實驗非常成功，最終集氣瓶中水的體積約為70mL．
（3）集氣瓶里預(yù)先裝進的50mL水，在實驗過程中起到哪些作用？ABC（填字母）
A．加快集氣瓶冷卻                    B．液封導氣管末端以防氣體逸出
C．緩沖集氣瓶內(nèi)的氣壓的驟然升高
（4）實驗后，集氣瓶內(nèi)剩余氣體主要是氮氣，從實驗可知這種氣體具體的性質(zhì)有難溶于水或不能燃燒或不能支持紅磷燃燒．（答一點即可）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)白磷和氧氣在點燃的條件下反應(yīng)生成五氧化二磷進行分析；
（2）根據(jù)紅磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中裝置內(nèi)的壓強的變化分析；
燃燒消耗氧氣，集氣瓶內(nèi)氣壓降低，打開止水夾后燒杯中的水進入集氣瓶內(nèi)，約占瓶內(nèi)氣體體積的$\frac{1}{5}$，可以據(jù)此解答該題；
（3）根據(jù)集氣瓶中水可以使瓶內(nèi)形成密封體系考慮；
（4）根據(jù)空氣的主要成分是氮氣和氧氣，但是反應(yīng)后，水不會充滿集氣瓶，說明剩余的氮氣難溶于水，不具有助燃性等性質(zhì)進行分析．

解答 解：（1）白磷和氧氣在點燃的條件下反應(yīng)生成五氧化二磷，化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅，該反應(yīng)滿足化合反應(yīng)多變一的條件，屬于化合反應(yīng)；
（2）白磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內(nèi)的壓強先增大，后又降低，因此瓶內(nèi)水面的變化是先下降，后上升；由于空氣中氧氣約占空氣體積的五分之一，容積為150mL的集氣瓶里，先裝進50mL的水，所以空氣體積是100mL，所以氧氣占20mL，所以最后集氣瓶中水的體積約為50mL+20mL=70mL；
（3）集氣瓶內(nèi)預(yù)先裝入適量的水，使白磷燃燒時集氣瓶內(nèi)氣壓不會過度增大，不至于使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出．同時還可以加快集氣瓶冷卻，緩沖集氣瓶內(nèi)氣壓的驟然升高，故選：ABC；
（4）空氣的主要成分是氮氣和氧氣，但是反應(yīng)后，水不會充滿集氣瓶，說明剩余的氮氣難溶于水，不具有助燃性等性質(zhì)．
故答案為：（1）4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅，化合；
（2）先下降后上升，70；
（3）ABC；
（4）氮氣，難溶于水或不能燃燒或不能支持紅磷燃燒．

點評 本考點是測定氧氣在空氣中的體積分數(shù)，實驗中要注意裝置的嚴密性、所用藥品的量、生成物的狀態(tài)、對實驗現(xiàn)象和結(jié)果的誤差分析等，培養(yǎng)了學生的分析推理能力和嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度．