Question

某校化学研究性学习小组在学习了“空气中氧气含量测定”的基础上，改进了教材中的实验，设计出了如图所示的实验装置．实验步骤如下：
①如图所示，连接仪器，检查装置的气密性．发现装置的气密性良好．
②在集气瓶里装进适量a 体积的水，燃烧匙里放一块白磷（其着火点是40℃），并在酒精灯上把玻璃棒下端加热，按图示装置把集气瓶中的空气密封起来，把长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中．（注：集气瓶内的长导管已伸到了瓶底）
③用力把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧，产生大量白烟，同时放出大量的热．（注：白磷与红磷燃烧的产物相同）
④待白磷燃烧熄灭后，稍加振荡，白烟消失．
⑤待集气瓶完全冷却至室温，量出集气瓶中水的体积是b，整个集气瓶的体积是c．
⑥根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数．
根据以上信息，回答下列问题．
（1）在白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面的变化情况是

先下降后上升

．
（2）若实验非常成功，请写出a、b、c三个数据应满足的一个等式关系式：

b-a

c-a

=

1

5

．
（3）组内成员小葛为了证明实验完成后的集气瓶内是否还有氧气剩余，他没有利用其它的仪器和药品，仍是利用了上述实验涉及的仪器和药品，设计了一个实验，最后得出了瓶内一定没有氧气剩余的结论．你知道他是如何实验的吗？写出简要的实验步骤和实验现象．

实验步骤	实验现象

（4）组内成员小张对“实验前集气瓶里要装进适量a 体积的水”非常不理解．咨询了组长小明之后，他终于明白“a 体积的水”的作用，其一是为了加快⑤步骤中集气瓶的冷却速度；其二则主要是

形成液封，防止实验过程中集气瓶内的气体从长导管中向外逸散而影响实验结果

．
（5）组内成员小杭性格好动，无意间他发现向⑤步骤集气瓶内的水中滴加几滴紫色石蕊试液，水会变红．这一现象使组内成员积极地展开了讨论，成员小葛是由于二氧化碳溶于水，使溶液显酸性而导致的，但小明马上作出反对，原因是空气中二氧化碳的含量极少，而实验过程中又没有产生二氧化碳，短时间内不可能会使溶液显酸性．你认为谁的观点正确？

小明

．若你认为小明的观点正确，那么请你对“变红”现象提出大胆地猜想：

白烟（五氧化二磷固体）溶于水中形成了酸性物质

．（若你认为小葛的观点正确，此空不填）
（6）在上述实验中，下列操作的实施和实验现象的出现，会导致实验最后产生的实际值大于理论值的是

B

A．装置气密性不好             B．实验前集气瓶里没有装a 体积的水
C．集气瓶没有冷却到室温       D．用红磷代替白磷（红磷的着火点在240℃左右）

Answer 1

分析：根据白磷燃烧时瓶内气体体积的变化情况进行解释：白磷燃烧时会放出大量的热，集气瓶内空气受热体积膨胀，气压增大，使集气瓶内的水沿玻璃管流入烧杯内；燃烧停止后，温度下降，瓶内气压减小，烧杯中的水就会沿着玻璃管再流入集气瓶内；根据空气中氧气的含量与白磷燃烧只消耗氧气的性质进行分析；围绕“白磷燃烧时集气瓶内压力增大过度，会使集气瓶中气体受热膨胀而逸出”这一因素进行分析；根据集气瓶内气压的变化情况进行判断．

解答：（1）白磷燃烧时会放出大量的热，集气瓶内空气受热体积膨胀，气压增大，使集气瓶内的水沿玻璃管流入烧杯内；燃烧停止后，温度下降，瓶内气压减小，烧杯中的水就会沿着玻璃管再流入集气瓶内；故答案为：先下降后上升  
（2）若实验非常成功，请写出a、b、c三个数据应满足的一个等式关系式是：

b-a

c-a

=

1

5

或

b-a

c-a

×100%=20%（或21%）或5b-c=4a；故答案为是：

b-a

c-a

=

1

5

或

b-a

c-a

×100%=20%（或21%）或5b-c=4a  
（3）将实验完后燃烧匙内的固体放到酒精灯的火焰上，产生大量的白烟，说明实验后白磷过量，证明了实验完成后的集气瓶内氧气没有剩余；故答案为：

实验步骤：将实验完后燃烧匙内的固体放到酒精灯的火焰上

实验现象：产生大量的白烟，说明实验后白磷过量．

（4）其一是为了加快⑤步骤中集气瓶的冷却速度；其二则主要是：形成液封，防止实验过程中集气瓶内的气体从长导管中向外逸散而影响实验结果；故答案为：形成液封，防止实验过程中集气瓶内的气体从长导管中向外逸散而影响实验结果[只写“防止实验结果不准确”不对]
（5）我认为小明的观点正确，因为白烟（五氧化二磷固体）溶于水中形成了酸性物质，因此紫色石蕊试液变红，故答案为：小明   白烟（五氧化二磷固体）溶于水中形成了酸性物质 
（6）导致实验最后产生的实际值大于理论值的是：实验前集气瓶里没有装a体积的水；AC都偏小；故答案为：B

点评：本考点是测定氧气在空气中的体积分数，属于实验方法和过程的探究．空气中氧气含量的测定也是中考考查的一个热点，重点考查实验过程中看到的现象以及导致实验结果偏大或偏小的原因．这类探究实验中要注意以下几点：①装置的严密性②所用药品的量③生成物的状态④读数时要冷却到原温度等．要具体问题具体分析，根据设计的步骤中不同的现象去思考，从而得出正确的结论．本考点经常出现在选择题、填空题和实验题中．