Question

18．
（一）为验证空气中氧气的体积分数，小明同学按照课本中图甲所示的装置进行了第一次实验．
（1）集气瓶中红磷燃烧反应的字母表达式是4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）集气瓶底水的作用是降温、吸收五氧化二磷，防止污染空气；
（3）测得结果大于$\frac{1}{5}$，原因可能是向瓶口塞入胶塞过慢．
（二）小明按图甲所示的装置又进行了多次实验，发现每次测得的氧气体积分数总是远小于21%，他认为误差主要由实验装置造成，于是改用图乙装置进行实验，步骤如下：①连接装置并检查气密性．②在量筒内加入100毫升的水．③在广口瓶中加入少量水，使瓶内空气体积为250毫升．④在燃烧匙内放入过量的红磷，塞紧瓶塞，关闭止水夹，接通电源使电烙铁发热，点燃红磷后，断开电源．⑤燃烧结束并充分冷却后，打开止水夹，待量筒内水面不再下降时，记录量筒内水的体积为60毫升．
（4）在步骤⑤中等集气瓶冷却至室温后才打开止水夹，这样操作的原因是使测量结果更准确．
（5）小明按如甲装置进行实验时，写出检查装置的气密性的方法将导管一端插入水中，用手紧握广口瓶外壁，观察水中的导管口是否有气泡冒出，如果有气泡冒出，说明装置气密性好．
（6）与装置甲相比，装置乙中使用电烙铁可以减小实验误差，其原因是：改进后的装置无需打开瓶塞点燃红磷，避免瓶内空气外逸而而造成实验误差．
（7）根据本实验数据，计算出空气中氧气的体积分数为16%．
小明发现，测量结果与真实值仍有较大差距，查阅资料发现，引起本实验的误差除装置外，还与可燃物的性质有关．
（8）上图两个装置的实验原理是磷消耗氧气，装置内气压变小．
（三）小强同学按照图1所示装置测定空气中氧气的含量，其中与集气瓶相连的压强传感器等电子设备将集气瓶内气体压强精确地记录并保存下来，图2、图3是用该装置测得的红磷和木炭分别在集气瓶中燃烧的压强-时间关系图（该装置气密性良好，p₀是集气瓶内初始气压，p和p′分别是反应结束后恢复到室温时集气瓶内的气压）．下列说法正确的是BC．
A．燃烧匙内所装红磷或木炭的多少对实验结果无影响
B．反应开始时集气瓶中压强瞬间变大的是由燃烧放热造成的
C．p=0.79p₀，p′=p₀是因为红磷比木炭消耗的氧气多
D．由图3可推出空气中氧气的含量．

Answer 1

分析 （一）
（1）根据磷燃烧的反应写出反应的化学方程式；
（2）根据集气瓶底水的作用是降温、吸收五氧化二磷解答；
（3）根据空气中各成分及体积分数来回答本题．还需要考虑氧气体积分数大于1/5是由于装置内的气体压强减小所致．
（二）（4）根据实验原理分析解答；
（5）装置气密性检查的原理一般是通过压强差来产生明显的现象来判断．压强差主要来自两方面：一是利用温度的变化引起气体体积变化，二是利用外力产生压强差．
（6）对比改进行前后的两种探究装置，可发现改进后不需要点燃红磷后再将燃烧匙伸入瓶中，可很好地避免因装置漏气而对结果带来的偏差；
（7）根据量筒内减少的体积为氧气的体积解答；
（8）根据实验原理分析解答；
（三）A．根据药品多少来分析；
B．根据压强瞬间变大的原因来分析；
C．根据压强的不同原因来分析；
D．根据木炭燃烧生成气体来分析．

解答 解：
（一）
（1）磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）集气瓶底水的作用是降温、吸收五氧化二磷，防止污染空气；
（3）测得的氧气体积分数大于$\frac{1}{5}$说明从装置内出来的气体多了，即有可能向瓶口塞入胶塞过慢由于磷燃烧放热使瓶内气体被赶出一部分．
（二）（4）在步骤⑤中等集气瓶冷却至室温后才打开止水夹，这样操作的原因是使测量结果更准确；
（5）检验此装置的气密性时，可将导管一端插入水中，用手紧握广口瓶外壁，观察水中的导管口是否有气泡冒出，如果有气泡冒出，说明装置气密性好．
（6）与装置甲相比，装置乙中使用电烙铁可以减小实验误差，其原因是：改进后的装置无需打开瓶塞点燃红磷，避免瓶内空气外逸而而造成实验误差．
（7）量筒内减少的体积为氧气的体积，氧气的体积=100mL-60mL=40mL；
空气中氧气的体积分数为：$\frac{40mL}{250mL}$×100%=16%．
（8）上图两个装置的实验原理是磷消耗氧气，装置内气压变小．
（三）A．若所用药品过少，就不会将装置内的氧气耗尽，会导致实验结果出现误差，故错误；
B．反应开始时，物质燃烧放出大量的热，气体体积受热膨胀，所以集气瓶中压强瞬间变大的是由燃烧放热造成的，故正确；
C．压强不同的原因主要是木碳燃烧生成了二氧化碳气体，故正确；
D．由于碳与氧气反应生成二氧化碳，虽然都消耗了氧气，但又生成了气体，装置内气体压强保持不变，无法测定，故错误．
故选BC．
故答案为：
（一）
（1）4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）降温、吸收五氧化二磷，防止污染空气；
（3）可能向瓶口塞入胶塞过慢；
（二）
（4）使测量结果更准确；
（5）将导管一端插入水中，用手紧握广口瓶外壁，观察水中的导管口是否有气泡冒出，如果有气泡冒出，说明装置气密性好．
（6）改进后的装置无需打开瓶塞点燃红磷，避免瓶内空气外逸而而造成实验误差；
（7）16%；
（8）磷消耗氧气，装置内气压变小；
（三）BC

点评 解这类题目，主要是根据实验现象总结实验结论，根据结论得出的物质性质，属基础性知识考查题．