Question

【题目】二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。仿照这个历史上著名实验的原理，我们可以用图1所示装置来测定空气中氧气的含量，请写出红磷燃烧的符号表达式_________________，该反应属于_________________反应（填一种基本反应类型）。

（提出问题）用红磷燃烧的方法为什么测出的氧气含量远低于21%？

（分析讨论）（1）实验装置漏气；（2）_______________，导致装置内氧气有剩余；（3）……

（实验与交流）在老师的指导下，同学们查阅了白磷、红磷等物质燃烧需要的最低含氧量如下：

资料1：

可燃物名称	红磷	白磷	蜡烛
最低含氧量/%	8.0	4.0	16.0

甲、乙、丙三个小组分别用上述过量红磷、白磷、蜡烛三种物质进行该实验，用测氧气浓度的传感器测得反应后的氧气浓度分别为8.85%、3.21%、16.7%，数据与表中的理论值基本一致。其中蜡烛燃烧后用测一氧化碳浓度传感器测算一氧化碳浓度约为2%。

资料2：蜡烛或者木炭在密闭的集气瓶中燃烧，氧气浓度会不断变小，会有一氧化碳气体生成。常温下一氧化碳难溶于水，且不与澄清石灰水反应。根据以上信息回答下列问题：

（1）白磷和红磷相比，使用白磷能使结果更准确，其原因是______________________。

（2）请写出木炭燃烧的符号表达式_________________；有同学提议选用木炭替代红磷做实验，在集气瓶底部预先放少量澄清石灰水吸收生成的二氧化碳气体，小华觉得不可行，其主要原因是________________。

（实验改进）小邹同学改进了教材中的实验，设计出了如图2所示的实验装置。实验步骤如下：

①如图2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a体积的水，燃烧匙里放一块白磷（白磷燃烧所需要的最低温度是40℃），按图示装置把集气瓶中的空气密封起来。（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，观察到白磷立即燃烧，产生大量白烟，放出大量的热。

④待白磷燃烧熄灭后，振荡集气瓶，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_______。

（2）若实验非常成功，当c为500mL，a=100mL，则b= _______mL。

（3）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，其一是为了加快步骤⑤中集气瓶的冷却速度；其二则主要是______________。

（4）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_______________（填字母）。

A用蜡烛代替白磷

B集气瓶没有冷却到室温

C实验前集气瓶里没有装a体积的水

Answer 1

【答案】P+O2P2O5 化合 实验中所取的红磷不足 白磷消耗氧气更彻底 C+O2CO2 木炭在氧气浓度较低时，会生成CO气体，且CO气体难溶于水，不与澄清石灰水反应 先下降后上升 180 防止白磷燃烧时集气瓶中气体受热膨胀逸出，影响实验结果 C

【解析】

(1)磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，故填写：P+O2P2O5；

(2)该反应反应物为两种，生成物为一种，符合“多变一”化合反应的原则，故填写：化合；

(3)测出的氧气含量远低于21%，可能原因是：实验装置漏气，实验中所取的红磷不足，导致装置内氧气有剩余，实验前没有夹弹簧夹，实验装置未冷却至室温就读数，故填写：实验中所取的红磷不足；

(4)由表可知，白磷和红磷相比，使用白磷能使结果更准确，其原因是白磷消耗氧气更彻底，故填写：白磷消耗氧气更彻底；

(5)木炭燃烧生成二氧化碳，故填写：C+O2CO2；

(6)木炭在氧气浓度较低时，会生成CO气体，且CO气体难溶于水，不与澄清石灰水反应，故填写：木炭在氧气浓度较低时，会生成CO气体，且CO气体难溶于水，不与澄清石灰水反应；

(7)磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，从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，因为开始时，燃烧放热使气体体积膨胀，冷却后收缩，因此先下降，后上升，故填写：先下降后上升；

(8)根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数，已知c=500mL，a=100mL，a上面的空气五等分，则b=180mL，故填写：180；

(9)实验前集气瓶里要装进适量a体积的水目的是：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，故填写：防止白磷燃烧时集气瓶中气体受热膨胀逸出，影响实验结果；

(10)A、用蜡烛代替白磷，因生成物中有气体，使最后产生的实际值小于理论值，故不符合题意；

B、集气瓶没有冷却到室温，就读数，使最后产生的实际值小于理论值，故不符合题意；

C、实验前集气瓶里没有装a体积的水，使一部分气体在导管逸出，使最后产生的实际值大于理论值，故符合题意。