Question

【題目】空氣中氧氣含量測定的再認識。某化學興趣小組的同學，在實驗室用紅磷、鎂條、木炭等物質代替汞對空氣中氧氣的含量測定進行模擬探究。

（實驗一） A組同學通過燃燒紅磷法測定空氣中氧氣的含量，裝置如（圖一）所示，寫出紅磷燃燒的符號表達式：____________________________________。

實驗過程如下：

（1）用彈簧夾夾緊橡皮管；

（2）點燃燃燒匙內的紅磷，觀察到紅磷燃燒，立即伸入瓶中并塞緊瓶塞；

（3）等裝置冷卻至室溫后，打開彈簧夾；

（4）觀察并記錄水面的變化情況發現，集氣瓶內上升的水面小于瓶內原有空氣體積的五分之一，可能的一個原因是：____________________________________。

（實驗二） B組同學利用鎂條在空氣中燃燒測定空氣中氧氣含量，如（圖二）所示，實驗結束后，待裝置冷卻后打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶容積的70%。根據空氣的組成推測可能的原因是____________________________________。

（實驗三） C組”利用木炭燃燒測定空氣中氧氣的體積分數”，根據經驗，利用上圖裝置測定空氣中氧氣含量時，能否用木炭替代？___________（填“能”或“不能”）原因是：______________________。

（提供資料）氫氧化鈉能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水

該小組同學選擇用氫氧化鈉溶液吸收生成的二氧化碳氣體（如圖三），但進入集氣瓶中水的體積分數仍然小于1/5 。

（提出問題）是什么原因導致測量不準確呢？

（猜想與假設）他們分別作了如下猜想：

甲同學：可能是木炭取的量過少；

乙同學：可能是木炭燃燒沒有消耗完集氣瓶中的氧氣；

丙同學：可能是木炭與空氣反應生成了其他氣體。

（查閱資料）

資料一：木炭、棉花和蠟燭在密閉容器內燃燒停止后，殘留氧氣的體積分數分別高達14.0%，8.0%和16.0%。

資料二：木炭在密閉容器中不充分燃燒會生成一氧化碳氣體。

資料三：一氧化碳能與灼熱的氧化銅粉末（黑色）反應生成銅（紅色）和二氧化碳氣體

（探究一）

小組同學發現實驗結束后，燃燒匙中還有殘留的黑色固體，可知__________同學的猜想不合理。

（探究二）乙同學又利用上述裝置設計了如下實驗，請你填寫下表：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
① 將足量木炭點燃，迅速插入裝有氧氣的 集氣瓶中	______________	木炭燃燒沒有 消耗完集氣瓶 中的氧氣
② 待裝置冷卻后，將燃著的___________ （填“棉花”或“蠟燭“）再伸入集氣瓶中	_______________

（探究三）

小明從木炭燃燒產物的角度猜想還可能是生成了_________________導致測量結果小于1/5；于是用注射器抽取集氣瓶內的氣體做了上圖（圖四）所示的實驗，當觀察到d中________________________（填實驗現象），可證明小明的猜想成立。

（經典對比）通過與上述實驗對比，拉瓦錫選擇用汞的優點有_________________

A 能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡

B 在汞槽中起到液封作用

C 實驗過程中沒有污染

D 生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣

Answer 1

【答案】P+O2P2O5 紅磷量不足或裝置漏氣或未等到裝置冷卻到室溫就打開彈簧夾 空氣中的氮氣發生了反應 不能 木炭燃燒產生二氧化碳氣體，沒有產生壓強差 甲 發出白光 棉花 棉花燃燒 一氧化碳 澄清石灰水變渾濁 ABD

【解析】

根據測定空氣中氧氣含量實驗的藥品選擇、裝置、步驟、現象、結論、測定空氣中氧氣含量實驗改進等多方面進行分析。

[實驗一]紅磷燃燒生成五氧化二磷，符號表達式： P+O2P2O5；

集氣瓶內上升的水面小于瓶內原有空氣體積的五分之一，可能的一個原因是：紅磷量不足（裝置漏氣或者未等到裝置冷卻到室溫就打開彈簧夾）。

[實驗二]氮氣占空氣體積的78%，推測可能的原因是空氣中的氮氣發生了反應。

[實驗三]不能；原因是：木炭燃燒產生二氧化碳氣體，沒有產生壓強差。

[探究一]

小組同學發現實驗結束后，燃燒匙中還有殘留的黑色固體，可知甲同學的猜想不合理。

[探究二]

將足量木炭點燃，迅速插入裝有氧氣的集氣瓶中，現象：發出白光，放出熱量；

待裝置冷卻后，將燃著的棉花；棉花燃燒。

[探究三]

小明從木炭燃燒產物的角度猜想還可能是生成了一氧化碳，導致測量結果小于1/5；于是用注射器抽取集氣瓶內的氣體做了上圖（圖四）所示的實驗，當觀察到d中澄清石灰水變渾濁，可證明小明的猜想成立。

[經典對比]通過與上述實驗對比，拉瓦錫用汞的優點有：能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡，在汞槽中起到液封作用，生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣；汞有毒。故選ABD。