Question

【題目】“空氣中氧氣含量測定”再研究

【回顧歷史】1774年，某科學(xué)家通過用金屬汞在空氣中加熱生成氧化汞等實驗，第一次明確得出空氣是由氧氣和氮氣組成的結(jié)論。

(1)上文中這位科學(xué)家是 （____________）

A.諾貝爾 B.居里夫人 C.門捷列夫 D.拉瓦錫

(2)以下微粒示意圖可簡單表示金屬汞與氧氣反應(yīng)的過程，請在反應(yīng)中方框內(nèi)畫出正確的圖示 （____________）。

【重溫教材】實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量(裝置如下圖)，寫出反應(yīng)的符號表達(dá)式___________________。理論上實驗成功時的現(xiàn)象是：_____________。實際上用該方法測得的氧氣含量常常遠(yuǎn)低于理論值。

【提出問題】實驗中裝置內(nèi)部的情況是怎樣的，用紅磷燃燒的方法為什么不能準(zhǔn)確地測定空氣中氧氣的含量？

【進(jìn)行實驗】查閱資料后，學(xué)習(xí)小組進(jìn)行如下實驗：

(1)將數(shù)顯設(shè)備(電腦等)、三種傳感器(壓強(qiáng)、溫度、O2濃度)、測量裝置(反應(yīng)容器為蒸餾水瓶)按下圖所示進(jìn)行連接。

(2)打開導(dǎo)管活塞，向燒杯內(nèi)加入適量的水，雙手緊貼蒸餾水瓶外壁，_____________，則說明裝置氣密性良好。

(3)打開瓶口橡皮塞，加水并調(diào)節(jié)使蒸餾水瓶和燒杯內(nèi)液面相平，關(guān)閉活塞，打開并調(diào)試好傳感器和數(shù)顯設(shè)備。用酒精燈將足量的紅磷點燃，立即將燃燒匙伸入瓶中并賽緊橡皮塞

(4)燃燒結(jié)束后，裝置冷卻到室溫，打開導(dǎo)管活塞，待瓶內(nèi)液面不再上升后再向燒杯內(nèi)加入一定量的水，使燒杯和瓶內(nèi)的液面相平。在數(shù)顯設(shè)備上得到的曲線圖(縱坐標(biāo)為O2濃度，橫坐標(biāo)為時間，壓強(qiáng)和溫度曲線僅表示該段時間內(nèi)對應(yīng)的變化情況)如下圖所示

【數(shù)據(jù)分析】

(1)壓強(qiáng)曲線A點表示紅磷開始在集氣瓶中燃燒，主要判斷依據(jù)是：____________；

(2)壓強(qiáng)曲線CD段降低的原因是___________________________；

(3)壓強(qiáng)曲線EF段略低于OA段是因為________________________________；

【實驗結(jié)論】用紅磷燃燒的方法不能準(zhǔn)確測定空氣中氧氣含量的原因是_______________；

【反思拓展】甲同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該將蒸餾水瓶液面上的容積劃分為5等分并加以標(biāo)記，乙同學(xué)認(rèn)為沒有必要，理由是__________________________________________。

Answer 1

【答案】 D 圖略 略 打開止水夾后水進(jìn)入集氣瓶占集氣瓶容積的五分之一 導(dǎo)管口有氣泡冒出，松手后導(dǎo)管內(nèi)側(cè)吸形成一段水柱 A點對應(yīng)的氧氣濃度開始降低 溫度下降(裝置冷卻) 燒杯內(nèi)液面低于蒸餾水瓶中液面(燒杯和蒸餾水瓶中液面不相平) 紅磷燃燒不能將空氣中的氧氣耗盡 氧氣的體積含量可在數(shù)顯設(shè)備上直接顯示(或氧氣的體積含量可根據(jù)壓強(qiáng)變化數(shù)值計算)

【解析】【回顧歷史】(1) 1774年，拉瓦錫通過用金屬汞在空氣中加熱生成氧化汞等實驗，第一次明確得出空氣是由氧氣和氮氣組成的結(jié)論；(2)根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)中原子的個數(shù)、種類不變，可推知： ；【重溫教材】紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應(yīng)的符號表達(dá)式為：磷+氧氣 五氧化二磷，當(dāng)打開止水夾后水進(jìn)入集氣瓶占集氣瓶容積的五分之一說明實驗成功了； 【進(jìn)行實驗】(2) 打開導(dǎo)管活塞，向燒杯內(nèi)加入適量的水，雙手緊貼蒸餾水瓶外壁，導(dǎo)管口有氣泡冒出，松手后導(dǎo)管內(nèi)側(cè)吸形成一段水柱，則說明裝置氣密性良好；【數(shù)據(jù)分析】 (1)紅磷開始在集氣瓶中燃燒時，氧氣開始消耗，A點對應(yīng)的氧氣濃度開始降低； (2)紅磷燃燒消耗完氧氣后，裝置冷卻，導(dǎo)致瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小； (3)紅磷燃燒消耗完氧氣后，裝置冷卻后，水會從燒杯進(jìn)入集氣瓶內(nèi)，會導(dǎo)致燒杯內(nèi)液面低于蒸餾水瓶中液面(燒杯和蒸餾水瓶中液面不相平) ；【實驗結(jié)論】過量的紅磷燃燒消耗氧氣，不能將氧氣全部消耗盡；【反思拓展】此裝置連接著數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實驗結(jié)束后，氧氣的體積含量可在數(shù)顯設(shè)備上直接顯示(或氧氣的體積含量可根據(jù)壓強(qiáng)變化數(shù)值計算) 。