Question

【题目】空气中氧气含量测定的再认识。

某化学兴趣小组的同学，在实验室用红磷、镁条、木炭等物质代替汞对空气中氧气的含量测定进行模拟探究。

实验一：A组同学通过燃烧红磷法测定空气中氧气的含量，装置如图所示，写出红磷燃烧的文字表达式___________________________

实验过程如下：

（1）用弹簧夹夹紧橡皮管；

（2）点燃燃烧匙内的红磷，观察到红磷燃烧，立即伸入瓶中并塞紧瓶塞．

（3）等装置冷却至室温后，打开弹簧夹。

（4）观察并记录水面的变化情况发现，集气瓶内上升的水面小于瓶内原有空气体积的五分之一，可能的原因是：___________

实验二：B组同学利用镁条在空气中燃烧测定空气中氧气含量，如图二所示，实验结束后，待装置冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的70%。根据空气的组成推测可能的原因是___________。

实验三：C组“利用木炭燃烧测定空气中氧气的体积分数”如图，根据经验，利用上图装置测定空气中氧气含量时，能否用木炭替代？___________（填“能”或“不能”）原因是：___________

（提供资料）氢氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，写出文字表达式___________该小组同学选择用氢氧化钠溶液吸收生成的二氧化碳气体，但进入集气瓶中水的体积分数仍然小于1/5 。

（提出问题）是什么原因导致测量不准确呢？

（猜想与假设）他们分别作了如下猜想：

甲同学：可能是木炭取的量过少；

乙同学：可能是木炭燃烧没有消耗完集气瓶中的氧气；

丙同学：可能是木炭与空气反应生成了其他气体。

（查阅资料）

资料一：木炭、棉花和蜡烛在密闭容器内燃烧停止后，残留氧气的体积分数分别高达14.0%，8.0%和16.0%。

资料二：木炭在密闭容器中不充分燃烧会生成一氧化碳气体。

资料三：一氧化碳能与灼热的氧化铜粉末（黑色）反应生成铜（红色）和二氧化碳气体

（探究一）

小组同学发现实验结束后，燃烧匙中还有残留的黑色固体，可知____同学的猜想不合理。

（探究二）乙同学又利用上述装置设计了如下实验，请你填写下表：

实验步骤	实验现象	实验结论
将足量木炭点燃，迅速插入装有氧气的集气瓶中	___________	木炭燃烧没有消耗完集气瓶中的氧气
待装置冷却后，将燃着的___________（填“棉花”或蜡烛）再伸入集气瓶中	___________

（探究三）

小明从木炭燃烧产物的角度猜想还可能是生成了______导致测量结果小于1/5；于是用注射器抽取集气瓶内的气体做了如图所示的实验，当观察到d中______________（填实验现象），可证明小明的猜想成立。

（经典对比）通过与上述实验对比，拉瓦锡选择用汞的优点有___________

A．能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽

B．在汞槽中起到液封作用

C．实验过程中没有污染

D．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气

Answer 1

【答案】红磷+ 氧气 五氧化二磷红磷量不足或装置漏气、红磷燃烧无法消耗完瓶中氧气镁条与空气中的氮气发生了反应不能木炭燃烧产生二氧化碳气体，不产生压强差氢氧化钠+二氧化碳碳酸钠+水甲发白光棉花棉花燃烧一氧化碳澄清的石灰水变浑浊ABD

【解析】

实验一：红磷与氧气反应生成五氧化二磷，红磷+ 氧气 五氧化二磷；红磷量不足红磷燃烧无法消耗完瓶中氧气、装置未冷却到反应前的温度或装置漏气，均会导致测定结构偏小；

实验二：氧气只占空气体积的21%，实验结束后，待装置冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的70%。可见镁条与空气中的氮气发生了反应；

实验三：木炭燃烧产生二氧化碳气体，装置中不产生压强差，所以不能用木炭替代红磷；

[提供资料]氢氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，写出文字表达式为：氢氧化钠+二氧化碳碳酸钠+水；

[探究一]小组同学发现实验结束后，燃烧匙中还有残留的黑色固体，所以甲同学的猜想不合理；

[探究二]将足量木炭点燃，迅速插入集气瓶中，木炭燃烧，发出白光，可以说明木炭有剩余；待装置冷却后，将燃着的棉花再伸入集气瓶中，棉花继续燃烧，因为棉花在残留氧气的体积分数大于8.0%都能燃烧，说明木炭燃烧没有消耗完集气瓶中的氧气；

[探究三] 木炭在密闭容器中不充分燃烧会生成一氧化碳气体，一氧化碳与氢氧化钠溶液不反应，所以可能生成一氧化碳；图中实验，涉及的化学化学反应有：a装置中二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，从而出去二氧化碳；b装置中浓硫酸吸收水蒸气，干燥气体；一氧化碳和氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳，所以如果c装置中黑色粉末变红色，d装置中澄清的石灰水变浑浊，则说明生成了一氧化碳，小明的猜想成立；

[经典对比]拉瓦锡研究空气成分的实验中选择使用汞的优点有在汞槽中起到液封作用；生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气，可以证明消耗的是空气中的氧气；能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽；但是汞蒸气有毒，故填：BCD。