Question

17．在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，A同学设计了如下实验方案：
在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温，打开铁夹，水注入集气瓶．（实验装置如图甲所示）回答下列问题：
（1）实验过程中，观察到的主要现象是产生大量白烟，有水进入集气瓶，反应的表达式是磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷，若装置漏气结果偏小．
（2）B同学用上述实验装置测定的结果是：空气中氧气含量与正常值有较明显的偏差，其操作上的原因可能是（要求答出两种）：装置漏气、燃烧匙伸入集气瓶中时太慢．
（3）C同学也设计了一个实验方案，装置和操作同上，用木炭代替了红磷．当木炭停止燃烧，集气瓶冷却至室温，打开铁夹后，水能否进入集气瓶？为什么？不能，因为木炭燃烧生成二氧化碳气体．
（4）某同学对上述实验又进行了大胆改进，设计如乙图（选用容积为30mL的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果． 实验的操作步骤如下：
①撤去酒精灯，待试管冷却到室温后．   
②点燃酒精灯．
③将足量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL 刻度处，并按图中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹松开橡皮管．
④读取并记录注射器活塞的数据．
你认为正确的实验操作顺序是③②①④ （填序号）．实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢向前移到约为1 mL刻度处才停止．
（5）对比上述两实验，你认为改进实验的优点实验误差较小（或不污染环境或便于读数）．

Answer 1

分析 （1）红磷在空气中燃烧时产生大量白烟，放出大量的热；
当集气瓶中的氧气被消耗，冷却至室温时，水能够进入集气瓶，进入集气瓶中的水约占集气瓶容积的五分之一；
（2）如果操作不当，会影响实验结果，甚至会导致实验失败；
（3）木炭燃烧生成二氧化碳气体，生成的二氧化碳气体占据了氧气的空间，会导致水不能进入集气瓶；
（4）根据实验现象可以判断解答；
（5）根据装置特点分析解答．

解答 解：（1）实验过程中，观察到的主要现象是产生大量白烟、水进入集气瓶；
反应的文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；若装置漏气结果偏小；
（2）如果装置漏气，会导致进入集气瓶中的水不到集气瓶容积的五分之一，从而导致测定结果偏低；
如果燃烧匙伸入集气瓶中时太慢，会导致集气瓶中的部分空气受热膨胀逸出，从而导致进入集气瓶中的水多于集气瓶容积的五分之一，从而导致测定结果偏大．
故填：装置漏气；燃烧匙伸入集气瓶中时太慢．
（3）用木炭代替红磷时，木炭燃烧生成的二氧化碳气体占据了氧气的空间，导致水不能进入集气瓶，从而导致实验失败．
故填：不能，因为木炭燃烧生成二氧化碳气体．
（4）图Ⅱ实验正确的实验操作顺序是：③②①④；由于红磷燃烧消耗了容积为45mL的18×180mm的试管内空气的五分之一，也就是9mL，所以活塞所处的刻度值为10mL-9mL=1mL；
（5）对照图Ⅱ实验，图I实验的不足之处是：实验误差较大、污染环境、不便于读数等．
答案：
（1）产生大量白烟；水进入集气瓶；磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；小；
（2）装置漏气；燃烧匙伸入集气瓶中时太慢；
（3）不能，因为木炭燃烧生成二氧化碳气体；
（4）③②①④；1；
（5）实验误差较小（或不污染环境或便于读数）．

点评 可以用来测定空气中氧气含量的物质应该具备的条件是：能和空气中的氧气反应，生成物是固体，不能和空气中的其它物质发生化学反应．