Question

9．某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（见图I）进行了大胆改进，设计图（Ⅱ）（选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果．请你对比分析下面图I、图Ⅱ实验，回答下列有关问题：

（1）按图I所示装置进行实验，红磷在瓶中燃烧时的主要现象是产生大量白烟；发生反应的文字或符号表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷（或4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅）．若止水夹未夹紧，会导致测定结果偏大（填“偏小”、“偏大”或“不变”，下同）；若图Ⅰ中集气瓶口漏气，会导致测定结果偏小．
（2）按图Ⅱ所示装置进行实验
①实验前，打开弹簧夹，将注射器的活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明装置不漏气．
②按图Ⅱ实验时的操作步骤如下：
a、读取注射器活塞的数据． 
b、撤去酒精灯，待试管冷却到室温后松开弹簧夹．
c、将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于15mL刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管．
d、点燃酒精灯．e、检查装置的气密性．
你认为正确的实验操作顺序是ecdba （填序号）．
③当红磷与氧气充分反应后，移开酒精灯并打开弹簧夹，注射器活塞将从15mL刻度处慢慢前移到约为6mL刻度处才停止．

Answer 1

分析 只有熟悉用红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项，才能正确解答本题．
（1）本题设计很有梯度，后面的问题在前面的问题的铺垫下稍加思考总结都能够形成结论．实验改进时建立在实验原理之上的，本实验的原理是借助对空气中氧气的消耗引起装置内压强的改进，从而使外界便于测定体积的液体进入装置内．也就是为了保证结果的精确，加入的物质需要满足能够和空气中的低浓度的氧气反应，生成的产物不能使气体，这样就可以满足替代的要求．
（2）而对应用注射器进行的实验改进，相对先前的实验，数据更容易获取，因为注射器有精确的刻度．但是也有难度：怎么样减少因为注射器活塞的摩擦造成的误差．

解答 解：（1）按图I所示装置进行实验，红磷在瓶中燃烧时的主要现象是产生大量白烟；磷与氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷．该反应发生反应的文字表达式为红磷+氧气→五氧化二磷．若止水夹未夹紧，会导致测定结果偏大；若图Ⅰ中集气瓶口漏气，会导致测定结果偏小．
（2）按图Ⅱ所示装置进行实验
①实验前，打开弹簧夹，将注射器的活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明装置不漏气．
②按图Ⅱ实验时的操作步骤如下：
a、读取注射器活塞的数据． b、撤去酒精灯，待试管冷却到室温后松开弹簧夹．
c、将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于15mL刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管．d、点燃酒精灯．e、检查装置的气密性．
故：正确的实验操作顺序是e、c、d、b、a．
③由于红磷燃烧消耗了容积为45mL的18×180mm的试管内空气的$\frac{1}{5}$，也就是9mL（即45mL×$\frac{1}{5}$）；所以活塞所处的刻度值为15mL-9mL=6mL．
故答为：（1）产生大量白烟，磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷（或4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅）．偏大，偏小
（2）①装置不漏气．②e c d b a．③6．

点评 本题主要考查用红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项，难度稍大．注意尤其是注射器类似的本身内部有气体的可能的干扰就是要强调对题意的准确把握．