Question

某化學興趣活動小組為測定空氣中氧氣的含量，進行如下探究實驗：
（1）如圖所示，在一個具有刻度和可以滑動的活塞的玻璃容器中放入一粒白磷（白磷燃燒所需的最低溫度為40℃），將玻璃容器固定好，放在盛有85℃熱水的燒杯上．請回答下列問題：
①實驗中可以看到玻璃容器內白磷燃燒時的現象是

 

，該反應的符號表達式是

 

．實驗結束后，恢復至常溫，活塞應停在刻度

 

處，出現該現象的原因是：

 

，從而使玻璃容器內的氣體體積

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②玻璃容器內余下的氣體主要是

 

③此反應中白磷要過量，目的是除盡

 

（2）小軍根據燃燒紅磷測定空氣中氧氣含量的實驗原理，認為可用木炭代替紅磷測定空氣中氧氣的含量，并按圖2裝置進行實驗．他依據的實驗原理可能是

 

①小軍檢查裝置氣密性后，將盛有足量紅熱木炭的燃燒匙迅速伸入集氣瓶中，并把塞子塞緊，待紅熱的木炭熄滅并冷卻至室溫后，打開彈簧夾，并未發(fā)現倒吸現象．經過認真分析，小軍發(fā)現實驗失敗的原因是（答一條）

 

②小軍反思上述實驗的探究過程后認為：用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實驗時，在藥品的選擇或生成物的要求上應考慮的是（答一條）

 

．

Answer 1

考點：測定空氣里氧氣含量的探究,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學探究

分析：白磷在空氣中燃燒的現象為黃色火焰，冒出大量白煙；空氣主要是由氮氣和氧氣組成的，其中氧氣的體積分數為五分之一；實驗成功的關鍵為白磷過量、反應充分、氣密性良好等；

解答：解：（1）白磷能與空氣中的氧氣反應，發(fā)出黃色火焰，冒出大量白煙，白煙是五氧化二磷，該反應的化學方程式為：4P+5O₂

點燃  .

2P₂O₅．
空氣主要是由氮氣和氧氣組成的，因此，白磷消耗完氧氣后剩余的氣體主要是氮氣；空氣中氧氣的體積分數為五分之一；實驗成功的關鍵為白磷過量、反應充分、氣密性良好等，白磷過量是為了除盡氧氣；
（2）實驗原理是通過可燃物消耗氧氣使裝置內氣壓減小，外界液體就可以等體積進入，從而測定出氧氣的體積．所以改進實驗要建立的此原理上．至于實驗出現的失敗，就與該原理有關，與是否能夠消耗氧氣有關，與能否完全消耗氧氣有關，與外界氣體能否有效進入有關，而在具體回答是要結合本題的環(huán)境來回答：木炭燃燒生成二氧化碳氣體或者一氧化碳氣體，不能使內部氣壓減少，從而導致不能使外界液體進入．總結以上分析，在選擇該實驗的替代物質時，物質應該滿足：能夠和氧氣等單一物質反應，且本身不能是氣體且生成物不能是氣體（如果能夠想辦法處理后期生成的氣體也可以考慮使用）．
通過可燃物消耗氧氣使裝置內氣壓減小，外界液體就可以等體積進入，從而測定出氧氣的體積．
①裝置內外沒有明顯的氣壓變化（也可以從生成物是氣體考慮）．故為：集氣瓶中的壓強沒有變化．
②能夠和氧氣等單一物質反應，且本身不能是氣體且生成物不能是氣體（如果能夠像辦法處理后期生成的氣體也可以考慮使用）．故為：要能消耗氧氣，又不會跟空氣中的其他成分反應，而且生成物為固體．
故答案為：（1）①產生大量白煙；4P+5O₂

點燃  .

2P₂O₅；4；白磷燃燒消耗了空氣中氣態(tài)的氧氣而生成了固態(tài)的五氧化二磷；減小；
②氮氣；
③氧氣．
（2）通過可燃物消耗氧氣使裝置內氣壓減小，外界液體就可以等體積進入，從而測定出氧氣的體積．
①集氣瓶中的壓強沒有變化；
②要能消耗氧氣，又不會跟空氣中的其他成分反應，而且生成物為固體．

點評：解決探究性實驗題要過“三關”，即：審題觀，要做到看清題中所講的化學過程、看清題設條件、看清要解決的問題；分析觀，想化學過程所涉及的化學概念和所用的化學原理、想所給條件與所求問題的關系、想有無隱含條件及題目考查的內容；解達觀，根據題意和條件，選擇最佳的答題方法，實驗驗證所選取的試劑要易得，操作要簡單，現象要明顯，結論要可靠．