Question

某化學興趣小組想親身感受科學家的探究歷程，他們選擇了“空氣中氧氣含量的粗略測定”為探究內(nèi)容．

（一）首先他們分組討論
（1）小雨小組認為，選擇的藥品既要能消耗氧氣，又不能與空氣中的其他成分反應，而且生成物為固體．他們應該選擇

 

（填序號），為了充分消耗容器中的氧氣，藥品的用量應保證

 

．
A．蠟燭   B．硫粉    C．紅磷    D．鎂粉
（2）小雨小組設計了如圖1所示的實驗裝置為了確保實驗的成功，首先應保證該裝置

 

良好．
（3）小明同學平時善于動腦筋，對實驗又進行了反思，提出了改進方法，如圖2，（用放大鏡聚太陽光使紅磷燃燒）你認為改進后的優(yōu)點是

 

．
（二）在充分討論的基礎上他們進行了實驗．
將導管上的彈簧夾夾緊，在燃燒匙中裝滿紅磷，把燃燒匙放在酒精燈火焰上，點燃紅磷后，迅速插入集氣瓶內(nèi)，塞緊橡皮塞．小華觀察到紅磷在瓶內(nèi)繼續(xù)燃燒，瓶內(nèi)充滿白煙．待集氣瓶冷卻到室溫，瓶內(nèi)白煙消失后，發(fā)現(xiàn)燃燒匙內(nèi)紅磷有剩余．把導管的另一端插入盛水的燒杯中，打開彈簧夾，水進入集氣瓶．
（1）寫出紅磷燃燒的文字表達式

 

．
（2）水進入集氣瓶的原因是

 

．
（3）燃燒后，廣口瓶內(nèi)剩余的氣體主要是氮氣．請結合實驗推測氮氣的物理性質(zhì)

 

和化學性質(zhì)

 

．
（三）實驗結束后，大家整理的實驗數(shù)據(jù)如下：

組	1	2	3	4	5	6	7	8
集氣瓶容積/mL	20	20	20	20	20	20	20	20
進入水的體積/mL	4	3.5	4	4	4	4.5	4

通過對實驗結果的交流，大多數(shù)組的同學都驗證出氧氣約占空氣體積的

 

，只有第8組沒能得到實驗數(shù)據(jù)，原因是他們用硫粉進行試驗．經(jīng)研究，同學們一致認為如果事先在集氣瓶內(nèi)注入少量的氫氧化鈉溶液來吸收

 

氣體，實驗也能成功．
已知空氣中氧氣的體積分數(shù)為21%，小蘭同學用如圖3所示的裝置進行驗證，實驗后發(fā)現(xiàn)測得的氧氣體積分數(shù)小于

1

5

，請你幫她分析造成這種結果的可能原因（至少答兩點）：
①

 

；②

 

．
該實驗還說明了氮氣具有的性質(zhì)
①

 

；②

 

．

Answer 1

考點：測定空氣里氧氣含量的探究,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學探究

分析：只有熟悉用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現(xiàn)象、結論和注意事項，才能正確解答本題．本題是測定氧氣在空氣中的體積分數(shù)時，要把空氣中的氧氣消耗掉，在本實驗中用的是紅磷，裝置設計的也比較好，要使本實驗成功，必須注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②白磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數(shù)．最后得出氧氣約占空氣體積的

1

5

．還要注意紅磷在空氣中燃燒的現(xiàn)象：發(fā)黃光、放出熱量、冒出大量的白煙．還要注意描述氮氣的性質(zhì)．

解答：解：
（一）
（1）只有紅磷既能消耗氧氣，又不與空氣中的其他成分反應，而且生成物為固體，故選C；為了充分消耗容器中的氧氣，應保證紅磷足量．
（2）由于本實驗涉及氣體的消耗和氣壓的變化，因此首先應保證裝置的氣密性良好．
（3）通過凸透鏡聚光引燃紅磷，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，紅磷燃燒生成了五氧化二磷進入空氣會污染空氣，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．所以實驗的優(yōu)點是：誤差少或無污染．
（二）
（1）紅磷燃燒是指磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，故答案為：磷+氧氣

點燃

五氧化二磷
（2）水進入集氣瓶的原因是：磷燃燒消耗瓶內(nèi)氧氣，內(nèi)外產(chǎn)生壓強差，瓶內(nèi)壓強小于大氣壓．故答案為：磷燃燒消耗瓶內(nèi)氧氣，瓶內(nèi)壓強小于大氣壓
（3）廣口瓶內(nèi)剩余的氣體主要是氮氣，通過觀察和實驗得知：氮氣是無色無味的氣體，難溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒等．故答案為：物理性質(zhì)：無色、無味，不易溶于水．化學性質(zhì)：氮氣不支持燃燒
（三）大多數(shù)組的同學都驗證出氧氣約占空氣體積的

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5

；
硫燃燒產(chǎn)生了二氧化硫，二氧化硫能與氫氧化鈉反應而消耗掉．因此可用氫氧化鈉來吸收生成的二氧化硫．
由測定空氣中氧氣體積分數(shù)的實驗的操作過程及注意事項可知，造成測得的氧氣體積分數(shù)小于

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結果的可能原因：①紅磷的量不足，瓶內(nèi)氧氣沒有耗盡，②裝置漏氣（如塞子未塞緊、燃燒匙與橡皮塞之間有縫隙等），使外界空氣進入瓶內(nèi)，③未冷卻至室溫就打開彈簧夾，使進入瓶內(nèi)的水的體積減少等；
實驗中當裝置內(nèi)進入水以后，氮氣依然能夠存在這就說明氮氣是不溶于水的也不和水反應．另外在紅磷和氧氣反應的過程中，氮氣沒有被消耗，所以氮氣不和氧氣、紅磷反應，氮氣的化學性質(zhì)不活潑．
答案：
（一）（1）C；足量．（2）氣密性．（3）裝置嚴密，誤差小
（二）
（1）磷+氧氣

點燃

五氧化二磷  
（2）磷燃燒消耗瓶內(nèi)氧氣，瓶內(nèi)壓強小于大氣壓
（3）無色、無味，不易溶于水   氮氣不支持燃燒
（三）

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；二氧化硫．
①紅磷的量不足，②裝置漏氣；
①難溶于水，②化學性質(zhì)不活潑．

點評：本考點考查了用紅磷測定氧氣在空氣中的體積分數(shù)和文字表達式的書寫，屬于實驗方法和過程的探究．這類探究實驗要具體問題具體分析，根據(jù)設計的步驟中不同的現(xiàn)象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．本考點主要出現(xiàn)在填空題和實驗題中．