Question

【題目】空氣中氧氣含量測定的再認識。

（經(jīng)典賞析）教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分（裝置如圖1），通過該實驗拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和_____（填物質(zhì)名稱），其中氧氣約占空氣總體積的1/5。

（實驗回顧）（1）實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2），興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠低于1/5。其原因可能是：裝置漏氣；紅磷量不足，裝置內(nèi)氧氣有剩余； ___________________ ；…

（2）由于紅磷在空氣中點燃后才放入集氣瓶內(nèi)，造成的實驗缺陷有：①測定結(jié)果不準確；② ____________。

（提出問題）能否設計一套實驗裝置以解決上述缺陷？

（實驗改進）

改進一：興趣小組同學，設計了如圖3所示裝置：用一個100mL量筒倒扣在水中，使量筒內(nèi)外液面均位于40mL處，量筒內(nèi)浮著一個貼有銀片的小木塊，銀片上放有足量白磷，將整套裝置置于墊有_______（填儀器名稱）的鐵架臺的鐵圈上加熱。一會兒，白磷發(fā)生燃燒，量筒內(nèi)液面上升，向燒杯內(nèi)加水直至量筒內(nèi)外液面相平，讀出此時液面對應刻度。

（1）放白磷的平板用銀做的原因是：銀的________（填一物理性質(zhì)）好，易將白磷溫度升高，且化學性質(zhì)穩(wěn)定。

（2）最終，液面大約位于量筒刻度32mL處；白磷燃燒的符號表達式為_______________。

改進二：興趣小組同學又進行了大膽改進，設計圖4（選用容積為40mL的試管作反應容器，注射器活塞初始位置為20mL處，注射器空間為20mL，活塞與內(nèi)壁摩擦力及連接管空間容積忽略不計）實驗方案進行，收到了良好的效果。

興趣小組同學裝配好儀器并確認氣密性良好后，將彈簧夾松開，直接給足量的紅磷加熱使其燃燒，反應完全并冷卻后，注射器活塞最終將停留在約為_____mL（填整數(shù)）刻度處。

Answer 1

【答案】氮氣沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾 （或燒杯中的水太少）污染空氣石棉網(wǎng)導熱性P+O2P2O58

【解析】

經(jīng)典賞析：教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分（裝置如圖1），通過該實驗拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和氮氣組成；

實驗回顧：（1）實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2），興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠低于五分之一，其原因可能是：裝置漏氣；紅磷量不足，裝置內(nèi)氧氣有剩余；未等冷卻就打開彈簧夾；

（2）由于紅磷在空氣中點燃后才放入集氣瓶內(nèi)，實驗缺陷：測定結(jié)果不準確；污染環(huán)境等（合理即可）；

實驗改進：改進一：興趣小組同學，設計了如圖3所示裝置：用一個100mL量筒倒扣在水中，使量筒內(nèi)外液面均位于40mL處，量筒內(nèi)浮著一個貼有銀片的小木塊，銀片上放有足量白磷，將整套裝置置于墊有石棉網(wǎng)的鐵架臺的鐵圈上加熱，一會兒，白磷發(fā)生燃燒，量筒內(nèi)液面上升，向燒杯內(nèi)加水直至量筒內(nèi)外液面相平，讀出此時液面所對刻度；

（1）放白磷的平板用銀做的原因是利用銀的導熱性好，易將白磷溫度升高，且化學性質(zhì)穩(wěn)定；
（2）白磷燃燒生成五氧化二磷，反應的符號表達式為：P+O2P2O5；

改進二：興趣小組同學裝配好儀器并確認氣密性良好后，第一組同學將彈簧夾夾緊橡皮管，給足量的紅磷加熱，燃燒結(jié)束待試管冷卻后松開彈簧夾，由于只消耗了試管內(nèi)的氧氣，所以氧氣的體積是40mL的五分之一，為8mL，所以注射器活塞將從20mL刻度處前移到約為 12mL刻度處才停止．第二組同學將彈簧夾松開，直接給足量的紅磷加熱，由于反應放熱，所以紅磷燃燒后活塞運動方向為先向右，然后由于氧氣消耗，且溫度降低，所以活塞最后向左．由于裝置內(nèi)氧氣均被消耗，所以氧氣的體積為60mL的五分之一，為12mL，所以反應完全并冷卻后，注射器活塞最終將停留在約為 8mL刻度處。