Question

14．下面是幾位同學(xué)測(cè)量空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的四個(gè)實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你參與他們的探究：

[實(shí)驗(yàn)一]小強(qiáng)采用A圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：在由兩個(gè)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(shí)緩慢推拉兩個(gè)注射器活塞，至玻璃管內(nèi)的銅絲在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)進(jìn)一步變化時(shí)停止加熱，待冷卻至室溫，將氣體全部推至一個(gè)注射器內(nèi)，觀察密閉系統(tǒng)內(nèi)空氣體積變化．
（1）在實(shí)驗(yàn)加熱過程中，交替緩慢推動(dòng)兩個(gè)注射器活塞的目的是使空氣中的氧氣充分反應(yīng)．
[實(shí)驗(yàn)二]：小紅采用B圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(qǐng)回答下列問題：
（1）集氣瓶中剩余的氣體主要是氮?dú)�，根�?jù)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(lái)，就會(huì)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(hào)表達(dá)式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅
[實(shí)驗(yàn)三]小華同學(xué)打算采用C圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：錐形瓶?jī)?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(qǐng)回答下列問題：
（1）在整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(dòng)噴射出來(lái)，②當(dāng)注射器中的水還剩4mL時(shí)停止下流．
[實(shí)驗(yàn)四]小明用圖D裝置進(jìn)行鎂條在空氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)，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?jī)?nèi)壓強(qiáng)減少，內(nèi)外產(chǎn)生壓強(qiáng)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?dú)猓?

Answer 1

分析 本題用銅絲、白磷或紅磷測(cè)定空氣中氧氣的含量，本探究實(shí)驗(yàn)一般要注意以下幾點(diǎn)：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(shí)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(huì)小于五分之一．如果裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來(lái)，就會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入集氣瓶中水體積大于五分之一．符號(hào)表達(dá)式的書寫要正確，本實(shí)驗(yàn)也體現(xiàn)了氮?dú)怆y溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒的性質(zhì)．

解答 解：實(shí)驗(yàn)一：交替緩慢推動(dòng)兩個(gè)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(qiáng)測(cè)得實(shí)驗(yàn)結(jié)果：25mL-22mL=3mL，由此數(shù)據(jù)可以推算出他測(cè)定的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)小于21%；造成該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)二：本實(shí)驗(yàn)也體現(xiàn)了氮?dú)怆y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(diǎn)：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(lái)．磷和氧氣在點(diǎn)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?dú)猓浑y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(lái)，就會(huì)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(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅
實(shí)驗(yàn)三：不斷推拉活塞氣球會(huì)鼓起隨著紅磷的燃燒裝置中的氣體減少氣壓減小氣球會(huì)變癟；紅磷燃燒完可觀察到的現(xiàn)象為：錐形瓶中的氧氣為230mL×$\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(shí)驗(yàn)四：燒杯可以盛放較多量的液體藥品：鎂和氧氣在點(diǎn)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?jī)?nèi)壓強(qiáng)減少，內(nèi)外產(chǎn)生壓強(qiáng)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?dú)猓?br />故答案為：（1）鎂與氧氣反應(yīng)，集氣瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減少，內(nèi)外產(chǎn)生壓強(qiáng)差；（2）21；氮?dú)猓?/p>

點(diǎn)評(píng) 本考點(diǎn)是測(cè)定氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)，屬于實(shí)驗(yàn)方法和過程的探究．這類探究實(shí)驗(yàn)中要注意以下幾點(diǎn)：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(shí)要冷卻到原溫度等．要具體問題具體分析，根據(jù)設(shè)計(jì)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(diǎn)經(jīng)常出現(xiàn)在選擇題、填空題和實(shí)驗(yàn)題中．