Question

【题目】某兴趣小组开展“测定密闭容器中某种气体的体积分数”的探究实验。

（实验 1）按图 1 所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。

（实验 2）按图 2 所示装置，在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂（其中辅助成分不干扰实验），利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。

（1）实验 1 中，红磷燃烧的主要现象是_____。红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开 K，水能倒吸入集气瓶的原因是________。

（2）为提高实验的准确性，以上两个实验都需要注意的事项是________（写一点）。

（3）实验过程中，连接数字传感器，测得实验 1、实验 2 中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图 3、图 4 所示。依据图 3、图 4 信息，_____（填"实验 1”或“实验 2"） 的测定方法更准确，判断依据是_____。

（4）结合你的学习经验，若要寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物。用图 1 或图 2 装置测定空气中氧气的体积分数，该替代物应满足的条件是_____（写两点）。

（实验 3）测定用排空气法收集到的集气瓶中二氧化碳的体积分数。

（5）甲同学设计图 5 所示装置进行测定。浓 NaOH 溶液的作用是_____（用化学方程式表示）。

（6）乙同学提出，仅利用图 6 所示装置，在不添加其他试剂的前提下，也能测得集气瓶中二氧化碳的体积分数。为达到实验目的，操作方法是_____。

Answer 1

【答案】产生大量白烟（或“黄色火焰”“放热”等合理答案） 氧气被消耗，集气瓶内气体压强小于大气压 装置的气密性良好（或“红磷和铁粉除氧剂足量”等其他合理答案） 实验 2 反应后，实验 1 集气瓶中剩余氧气的体积分数为 8.6%，而实验 2 集气瓶中氧气几乎耗尽 能够和氧气反应，生成物不影响测定结果（或其他合理答案） 2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O 用冰水冷却集气瓶，打开 K（或其他合理答案）

【解析】

红磷在氧气中点燃生成五氧化二磷，氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水。

（1）红磷在氧气中点燃生成五氧化二磷，实验1中，红磷燃烧的主要现象是产生大量白烟。红磷熄灭后，集气瓶冷却至室温，打开 K，水能倒吸入集气瓶的原因是氧气被消耗，集气瓶内气体压强小于大气压。

（2）为提高实验的准确性，两个实验都需要注意的事项是装置的气密性良好。

（3）实验过程中，连接数字传感器，由实验1、实验2 中氧气的体积分数随时间变化的关系可知，实验 1 集气瓶中剩余氧气的体积分数为 8.6%，而实验 2 集气瓶中氧气几乎耗尽，故实验2的测定方法更准确，判断依据是反应后，实验1集气瓶中剩余氧气的体积分数为 8.6%，而实验2集气瓶中氧气几乎耗尽。

（4）寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物，用图 1 或图 2 装置测定空气中氧气的体积分数，替代物应满足的条件是能够和氧气反应, 生成物不影响测定结果。

（5）氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，甲同学设计图 5 所示装置进行测定，故浓NaOH溶液的作用是吸收二氧化碳，化学方程式为。

（6）只要存在压强差，则能产生倒吸，二氧化碳的体积分数，利用图 6 所示装置，在不添加其他试剂的前提下，操作方法是用冰水冷却集气瓶，打开 K。