Question

14．下面是幾位同學(xué)測量空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的四個實驗，請你參與他們的探究：

[實驗一]小強采用A圖所示的裝置進(jìn)行實驗：在由兩個注射器組成的密閉系統(tǒng)中留有25mL空氣，給裝有細(xì)銅絲的玻璃管加熱，同時緩慢推拉兩個注射器活塞，至玻璃管內(nèi)的銅絲在較長時間內(nèi)無進(jìn)一步變化時停止加熱，待冷卻至室溫，將氣體全部推至一個注射器內(nèi)，觀察密閉系統(tǒng)內(nèi)空氣體積變化．
（1）在實驗加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器活塞的目的是使空氣中的氧氣充分反應(yīng)．
[實驗二]：小紅采用B圖所示的裝置進(jìn)行實驗：實驗過程如下：
第一步：將集氣瓶容積劃分為五等份，并做好標(biāo)記．
第二步：用放大鏡點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷．
第三步：待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，發(fā)現(xiàn)水被吸入集氣瓶中，進(jìn)入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總?cè)莘e的$\frac{1}{5}$．
請回答下列問題：
（1）集氣瓶中剩余的氣體主要是氮氣，根據(jù)實驗推斷它的化學(xué)性質(zhì)有難溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒．
（2）實驗完畢，若進(jìn)入集氣瓶中水的體積小于總?cè)莘e的$\frac{1}{5}$，其原因可能是裝置漏氣、紅磷的量不足；裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來，就會導(dǎo)致進(jìn)入集氣瓶中水體積大于五分之一．
（3）紅磷燃燒的現(xiàn)象是產(chǎn)生黃色火焰，放出熱量，冒出大量的白煙，其符號表達(dá)式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅
[實驗三]小華同學(xué)打算采用C圖所示的裝置進(jìn)行實驗：錐形瓶內(nèi)空氣體積為230mL，注射器中水的體積為50mL，該裝置氣密性良好．裝入藥品，按圖所示連接好儀器，夾緊彈簧夾．先將錐形瓶底部放入熱水中，白磷很快被引燃，然后將錐形瓶從熱水中取出．
請回答下列問題：
（1）在整個實驗過程中，可觀察到氣球的變化是先鼓后癟．
（2）待白磷熄滅、錐形瓶冷卻到室溫后，打開彈簧夾，還可觀察到的現(xiàn)象是：①注射器中的水自動噴射出來，②當(dāng)注射器中的水還剩4mL時停止下流．
[實驗四]小明用圖D裝置進(jìn)行鎂條在空氣中燃燒的實驗，燃燒、冷卻后打開止水夾，進(jìn)入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶體積的70%．
（1）冷卻后打開止水夾，水能進(jìn)入集氣瓶的原因是鎂與氧氣反應(yīng)，集氣瓶內(nèi)壓強減少，內(nèi)外產(chǎn)生壓強差．
（2）若鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，則進(jìn)入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的21
%，現(xiàn)進(jìn)入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據(jù)空氣的組成可推出減少的氣體中還有氮氣．

Answer 1

分析 本題用銅絲、白磷或紅磷測定空氣中氧氣的含量，本探究實驗一般要注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②所用藥品銅絲、白磷或紅磷的量，必須是足量；③讀數(shù)時一定要冷卻到原溫度；④生成物的狀態(tài)一般要求是固態(tài)等．如果控制不好條件，進(jìn)入集氣瓶中水體積會小于五分之一．如果裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來，就會導(dǎo)致進(jìn)入集氣瓶中水體積大于五分之一．符號表達(dá)式的書寫要正確，本實驗也體現(xiàn)了氮氣難溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒的性質(zhì)．

解答 解：實驗一：交替緩慢推動兩個注射器活塞的目的是：銅和氧氣在加熱的條件下生成氧化銅；現(xiàn)象是紅色變黑色；小強測得實驗結(jié)果：25mL-22mL=3mL，由此數(shù)據(jù)可以推算出他測定的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)小于21%；造成該實驗出現(xiàn)誤差的原因可能是：加入銅絲量太少．
故答案為：（1）使空氣中的氧氣充分反應(yīng)；
實驗二：本實驗也體現(xiàn)了氮氣難溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒的性質(zhì)；進(jìn)入集氣瓶中水的體積小于五分之一，有可能有以下幾點：裝置漏氣、紅磷的量不足、沒有冷卻就讀數(shù)；如果進(jìn)入集氣瓶中水的體積大于五分之一，就說明操作太慢，致使裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來．磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，燃燒的現(xiàn)象是：發(fā)出黃光，放出熱量，冒出大量的白煙．
故答案為：（1）氮氣；難溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒；
（2）裝置漏氣、紅磷的量不足；裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來，就會導(dǎo)致進(jìn)入集氣瓶中水體積大于五分之一；
（3）發(fā)出黃光，放出熱量，冒出大量的白煙；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅
實驗三：不斷推拉活塞氣球會鼓起隨著紅磷的燃燒裝置中的氣體減少氣壓減小氣球會變癟；紅磷燃燒完可觀察到的現(xiàn)象為：錐形瓶中的氧氣為230mL×$\frac{1}{5}$=46mL，注射器活塞在（50-46）mL=4mL刻度處；故答案為：（1）先鼓后癟；（2）4；
實驗四：燒杯可以盛放較多量的液體藥品：鎂和氧氣在點燃的條件下生成氧化鎂；冷卻后打開止水夾，水能進(jìn)入集氣瓶的原因是：鎂與氧氣反應(yīng)，集氣瓶內(nèi)壓強減少，內(nèi)外產(chǎn)生壓強差；如果鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，則進(jìn)入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的21%；現(xiàn)進(jìn)入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據(jù)空氣的組成可推出減少的氣體中有氮氣；
故答案為：（1）鎂與氧氣反應(yīng)，集氣瓶內(nèi)壓強減少，內(nèi)外產(chǎn)生壓強差；（2）21；氮氣．

點評 本考點是測定氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)，屬于實驗方法和過程的探究．這類探究實驗中要注意以下幾點：①裝置的嚴(yán)密性②所用藥品的量③生成物的狀態(tài)④讀數(shù)時要冷卻到原溫度等．要具體問題具體分析，根據(jù)設(shè)計的步驟中不同的現(xiàn)象去思考，從而得出正確的結(jié)論．本考點經(jīng)常出現(xiàn)在選擇題、填空題和實驗題中．