Question

7．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(fā)現(xiàn)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(chǎn)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(jù)a、b、c三個數(shù)據(jù)，計算出空氣中氧氣的體積分數(shù)．根據(jù)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先下降后上升．
（2）若實驗成功，請寫出a、b、c三個數(shù)據(jù)應滿足的一個等式關系c+4a=5b或[b-a=$\frac{1}{5}$（c-a）]．
（3）小組成員小冰對實驗前“集氣瓶里裝進適量a體積的水”不理解，咨詢老師之后，他終于明白“a體積的水”的作用，它除了吸收生成的“白煙”外，另有兩處作用分別是：防止瓶內氣體受熱膨脹而外泄；加快反應后瓶內氣體的冷卻速度；
（4）小組成員小宇無意間發(fā)現(xiàn)步驟⑤集氣瓶內的水中滴加幾滴石蕊試液，會變紅．這一現(xiàn)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(chǎn)生二氧化碳，短時間內不可能使溶液顯酸性．請根據(jù)正確的觀點，對變紅現(xiàn)象提出大膽的猜想：
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）．
（5）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偏大（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)白磷燃燒時瓶內氣體體積的變化情況進行解釋；
（2）根據(jù)氧氣約占空氣體積的五分之一，結合圖中的體積關系分析解答即可；
（3）圍繞“白磷燃燒時集氣瓶內壓力增大過度，會使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出”這一因素進行分析；
（4）從使石蕊試液變紅色的溶液顯酸性的知識進行猜想；
（5）若沒有液封住玻璃管會導致氣體受熱膨脹，逸出一部分空氣．

解答 解：（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）由于氧氣約占空氣體積的五分之一，若實驗成功，a、b、c三個數(shù)據(jù)應滿足的一個等式關系是：（b-a）=（c-a）×$\frac{1}{5}$；即c+4a=5b；故填：c+4a=5b或[b-a=$\frac{1}{5}$（c-a）]．
（3）集氣瓶內預先裝入適量的水，使白磷燃燒時集氣瓶內氣壓不會過度增大，不至于使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出．
故填：防止瓶內氣體受熱膨脹而外泄；加快反應后瓶內氣體的冷卻速度．
（4）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，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）．
（5）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．

點評 空氣中氧氣含量的測定也是中考考查的一個熱點，重點考查實驗過程中看到的現(xiàn)象以及導致實驗結果偏大或偏小的原因．