Question

【題目】空氣中氧氣含量測定的再認識。

【經典賞析】教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分(裝置如圖1)，通過該實驗拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和______(填物質名稱)，其中氧氣約占空氣總體積的1/5.

【實驗回顧】

(1)實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量(裝置如圖2)，興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠低于1/5。其原因可能是：裝置漏氣；紅磷量不足，裝置內氧氣有剩余；

____________ ；…

(2)由于紅磷在空氣中點燃后才放入集氣瓶內，實驗缺陷：①測定結果不準確；

② ___________。

【提出問題】能否設計一套實驗裝置以解決上述缺陷？

【實驗改進】

改進一：興趣小組同學，設計了如圖3所示裝置：用一個100mL量筒倒扣在水中，使量筒內外液面均位于40mL處，量筒內浮著一個貼有銀片的小木塊，銀片上放有足量白磷，將整套裝置置于墊有

___________(填儀器名稱)的鐵架臺的鐵圈上加熱。一會兒，白磷發生燃燒，量筒內液面上升，向燒杯內加水直至量筒內外液面相平，讀出此時液面對應刻度。

(3)放白磷的平板用銀做的原因是：銀的___________(填物理性質)性好，易將白磷溫度升高，且化學性質穩定。

(4)最終，液面大約位于量筒刻度___________mL處；白磷燃燒的文字表達式為

____________。

改進二：興趣小組同學又進行了大膽改進，設計圖4(選用容積為40mL的的試管作反應容器，注射器活塞初始位置為20mL處，注射器空間為20mL，活塞與內壁摩擦力及連接管空間容積忽略不計)實驗方案進行，收到了良好的效果。

(5)興趣小組同學裝配好儀器并確認氣密性良好后，將彈簧夾松開，直接給足量的紅磷加熱使其燃燒，反應完全并冷卻后，注射器活塞最終將停留在約為______mL(填整數)刻度處。

Answer 1

【答案】 氮氣 沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾 污染空氣 石棉網 導熱性 32 磷+氧氣五氧化二磷 8

【解析】【經典賞析】通過該實驗拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和氮氣組成的，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。

【實驗回顧】

(1)測出的氧氣含量常常遠低于1/5。其原因有很多，如裝置漏氣；紅磷量不足，裝置內氧氣有剩余；沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾。

(2)由于紅磷在空氣中點燃后才放入集氣瓶內，實驗缺陷：①是測定結果不準確；②是紅磷燃燒的產物五氧化二磷有毒，會污染空氣。

【實驗改進】

改進一：整套裝置需要墊石棉網加熱，這是為了防止加熱不均勻，而造成儀器炸裂。 (3)放白磷的平板用銀做是利用銀的導熱性好，易將白磷溫度升高，且化學性質穩定。

(4)因原空氣體積為40mL，其中氧氣的體積約為8mL，因此最終液面大約位于量筒刻度32mL處。

(5) 由于試管的容積是40mL,燃燒約消耗五分之一的氧氣,即消耗約8mL,因此打開彈簧夾后,針管的活塞會在外界大氣壓的作用下慢慢從右往左移動約8mL,20mL-8mL=12mL，即活塞要移動到處12mL。