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，裝置如圖所示，寫出紅磷燃燒的文字表達式___________________________

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(fā)現(xiàn)，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(jù)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(shù)”如圖，根據(jù)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，寫出文字表達式___________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，但進入集氣瓶中水的體積分數(shù)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(shù)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)象	實驗結論
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
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如圖所示的實驗，當觀察到d中______________（填實驗現(xiàn)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(yōu)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】紅磷+ 氧氣 五氧化二磷紅磷量不足或裝置漏氣、紅磷燃燒無法消耗完瓶中氧氣鎂條與空氣中的氮氣發(fā)生了反應不能木炭燃燒產生二氧化碳氣體，不產生壓強差氫氧化鈉+二氧化碳碳酸鈉+水甲發(fā)白光棉花棉花燃燒一氧化碳澄清的石灰水變渾濁ABD

【解析】

實驗一：紅磷與氧氣反應生成五氧化二磷，紅磷+ 氧氣 五氧化二磷；紅磷量不足紅磷燃燒無法消耗完瓶中氧氣、裝置未冷卻到反應前的溫度或裝置漏氣，均會導致測定結構偏��；

實驗二：氧氣只占空氣體積的21%，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%�？梢婃V條與空氣中的氮氣發(fā)生了反應；

實驗三：木炭燃燒產生二氧化碳氣體，裝置中不產生壓強差，所以不能用木炭替代紅磷；

[提供資料]氫氧化鈉能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，寫出文字表達式為：氫氧化鈉+二氧化碳碳酸鈉+水；

[探究一]小組同學發(fā)現(xiàn)實驗結束后，燃燒匙中還有殘留的黑色固體，所以甲同學的猜想不合理；

[探究二]將足量木炭點燃，迅速插入集氣瓶中，木炭燃燒，發(fā)出白光，可以說明木炭有剩余；待裝置冷卻后，將燃著的棉花再伸入集氣瓶中，棉花繼續(xù)燃燒，因為棉花在殘留氧氣的體積分數(shù)大于8.0%都能燃燒，說明木炭燃燒沒有消耗完集氣瓶中的氧氣；

[探究三] 木炭在密閉容器中不充分燃燒會生成一氧化碳氣體，一氧化碳與氫氧化鈉溶液不反應，所以可能生成一氧化碳；圖中實驗，涉及的化學化學反應有：a裝置中二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，從而出去二氧化碳；b裝置中濃硫酸吸收水蒸氣，干燥氣體；一氧化碳和氧化銅在加熱的條件下生成銅和二氧化碳，所以如果c裝置中黑色粉末變紅色，d裝置中澄清的石灰水變渾濁，則說明生成了一氧化碳，小明的猜想成立；

[經典對比]拉瓦錫研究空氣成分的實驗中選擇使用汞的優(yōu)點有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，可以證明消耗的是空氣中的氧氣；能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡；但是汞蒸氣有毒，故填：BCD。