Question

【題目】二百多年前，法國化學(xué)家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。仿照這個歷史上著名實驗的原理，我們可以用圖1所示裝置來測定空氣中氧氣的含量，請寫出紅磷燃燒的符號表達式_________________，該反應(yīng)屬于_________________反應(yīng)（填一種基本反應(yīng)類型）。

（提出問題）用紅磷燃燒的方法為什么測出的氧氣含量遠低于21%？

（分析討論）（1）實驗裝置漏氣；（2）_______________，導(dǎo)致裝置內(nèi)氧氣有剩余；（3）……

（實驗與交流）在老師的指導(dǎo)下，同學(xué)們查閱了白磷、紅磷等物質(zhì)燃燒需要的最低含氧量如下：

資料1：

可燃物名稱	紅磷	白磷	蠟燭
最低含氧量/%	8.0	4.0	16.0

甲、乙、丙三個小組分別用上述過量紅磷、白磷、蠟燭三種物質(zhì)進行該實驗，用測氧氣濃度的傳感器測得反應(yīng)后的氧氣濃度分別為8.85%、3.21%、16.7%，數(shù)據(jù)與表中的理論值基本一致。其中蠟燭燃燒后用測一氧化碳濃度傳感器測算一氧化碳濃度約為2%。

資料2：蠟燭或者木炭在密閉的集氣瓶中燃燒，氧氣濃度會不斷變小，會有一氧化碳氣體生成。常溫下一氧化碳難溶于水，且不與澄清石灰水反應(yīng)。根據(jù)以上信息回答下列問題：

（1）白磷和紅磷相比，使用白磷能使結(jié)果更準確，其原因是______________________。

（2）請寫出木炭燃燒的符號表達式_________________；有同學(xué)提議選用木炭替代紅磷做實驗，在集氣瓶底部預(yù)先放少量澄清石灰水吸收生成的二氧化碳氣體，小華覺得不可行，其主要原因是________________。

（實驗改進）小鄒同學(xué)改進了教材中的實驗，設(shè)計出了如圖2所示的實驗裝置。實驗步驟如下：

①如圖2所示，連接儀器，檢查裝置的氣密性，發(fā)現(xiàn)裝置的氣密性良好。

②在集氣瓶里裝進a體積的水，燃燒匙里放一塊白磷（白磷燃燒所需要的最低溫度是40℃），按圖示裝置把集氣瓶中的空氣密封起來。（注：集氣瓶內(nèi)的長導(dǎo)管已伸到了瓶底）。

③用力把預(yù)先加熱過的玻璃棒按下與白磷接觸，觀察到白磷立即燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出大量的熱。

④待白磷燃燒熄滅后，振蕩集氣瓶，白煙消失。

⑤待集氣瓶完全冷卻至室溫，量出集氣瓶中水的體積是b，整個集氣瓶的體積是c。

⑥根據(jù)a、b、c三個數(shù)據(jù)，計算出空氣中氧氣的體積分數(shù)。根據(jù)以上信息，回答下列問題；

（1）在白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內(nèi)水面的變化情況是_______。

（2）若實驗非常成功，當c為500mL，a=100mL，則b= _______mL。

（3）組內(nèi)成員小張對“實驗前集氣瓶里要裝進適量a體積的水”非常不理解。咨詢了組長小明之后，他終于明白“a體積的水”的作用，其一是為了加快步驟⑤中集氣瓶的冷卻速度；其二則主要是______________。

（4）在上述實驗中，下列操作的實施和實驗現(xiàn)象的出現(xiàn)，會導(dǎo)致實驗最后產(chǎn)生的實際值大于理論值的是_______________（填字母）。

A用蠟燭代替白磷

B集氣瓶沒有冷卻到室溫

C實驗前集氣瓶里沒有裝a體積的水

Answer 1

【答案】P+O2P2O5 化合 實驗中所取的紅磷不足 白磷消耗氧氣更徹底 C+O2CO2 木炭在氧氣濃度較低時，會生成CO氣體，且CO氣體難溶于水，不與澄清石灰水反應(yīng) 先下降后上升 180 防止白磷燃燒時集氣瓶中氣體受熱膨脹逸出，影響實驗結(jié)果 C

【解析】

(1)磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，故填寫：P+O2P2O5；

(2)該反應(yīng)反應(yīng)物為兩種，生成物為一種，符合“多變一”化合反應(yīng)的原則，故填寫：化合；

(3)測出的氧氣含量遠低于21%，可能原因是：實驗裝置漏氣，實驗中所取的紅磷不足，導(dǎo)致裝置內(nèi)氧氣有剩余，實驗前沒有夾彈簧夾，實驗裝置未冷卻至室溫就讀數(shù)，故填寫：實驗中所取的紅磷不足；

(4)由表可知，白磷和紅磷相比，使用白磷能使結(jié)果更準確，其原因是白磷消耗氧氣更徹底，故填寫：白磷消耗氧氣更徹底；

(5)木炭燃燒生成二氧化碳，故填寫：C+O2CO2；

(6)木炭在氧氣濃度較低時，會生成CO氣體，且CO氣體難溶于水，不與澄清石灰水反應(yīng)，故填寫：木炭在氧氣濃度較低時，會生成CO氣體，且CO氣體難溶于水，不與澄清石灰水反應(yīng)；

(7)磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，從白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內(nèi)水面的變化情況是先下降，后上升，因為開始時，燃燒放熱使氣體體積膨脹，冷卻后收縮，因此先下降，后上升，故填寫：先下降后上升；

(8)根據(jù)a、b、c三個數(shù)據(jù)，計算出空氣中氧氣的體積分數(shù)，已知c=500mL，a=100mL，a上面的空氣五等分，則b=180mL，故填寫：180；

(9)實驗前集氣瓶里要裝進適量a體積的水目的是：形成液封，防止實驗過程中集氣瓶內(nèi)的氣體從長導(dǎo)管中向外逸散而影響實驗結(jié)果，故填寫：防止白磷燃燒時集氣瓶中氣體受熱膨脹逸出，影響實驗結(jié)果；

(10)A、用蠟燭代替白磷，因生成物中有氣體，使最后產(chǎn)生的實際值小于理論值，故不符合題意；

B、集氣瓶沒有冷卻到室溫，就讀數(shù)，使最后產(chǎn)生的實際值小于理論值，故不符合題意；

C、實驗前集氣瓶里沒有裝a體積的水，使一部分氣體在導(dǎo)管逸出，使最后產(chǎn)生的實際值大于理論值，故符合題意。