Question

17．空氣中氧氣含量測定的再認識．
【查閱資料】
1．白磷的著火點是40℃，紅磷的著火點是240℃，兩種物質的燃燒產物五氧化二磷是白色固體．
2、銅與氧氣在加熱的條件下生成黑色固體氧化銅．
3、二氧化碳能被氫氧化鈉溶液吸收
【經典賞析】教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分（實驗裝置如圖1）．該實驗中選擇使用汞的優點B、C、D．
A．實驗過程中沒有污染        B．在汞槽中起到液封作用
C．生成的暗紅色固體加熱分解又能得到汞和氧氣    D．能將密閉裝置內空氣中的氧氣耗盡

【實驗回顧】實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2），某化學興趣小組的同學按照課本的實驗裝置做“測定空氣中氧氣的體積分數”實驗（圖1），但測出的氧氣體積分數明顯偏小．請你參與探究：
【提出問題】
造成誤差的原因是什么？如何改進課本實驗裝置？
【猜想】
甲同學：可能燒杯中的水倒流結束后，導氣管內有部分水滯留，影響實驗的準確性；
乙同學：可能是瓶內殘留氣體中還有氧氣的緣故；你還能做的猜想是紅磷量不足，裝置漏氣，裝置未冷卻至室溫就打開彈簧夾等（寫一點即可）．
【交流與討論】
（1）集氣瓶中預先裝少量水的作用是吸收熱量，使集氣瓶內的溫度迅速冷卻到室溫；
（2）丙同學認為，用木炭代替紅磷也能完成圖2的實驗，但事先要在集氣瓶中放入一定量的氫氧化鈉溶液或石灰水；
【探究與反思】
為驗證乙同學的猜想，將銅粉在殘余氣體中加熱，觀察到銅粉變黑，所以乙同學的猜想正確（選填“合理”或“不合理”）
（2）大家采用改進的實驗裝置（圖3）進行實驗（左邊玻璃管上面的空氣平均分成了5 等份，并標刻度線），待玻璃管冷卻、管內白色的煙幕消失，同時能觀察到左邊玻璃管中水上升到1刻度線（左邊玻璃管中水上升了玻璃管中空氣體積的$\frac{1}{5}$等，得到了較準確的數據，但又意外發現左玻璃管內壁上端附著白色固體．左玻璃管上端的白色固體主要成分可能是白磷或者五氧化二磷．

Answer 1

分析 【經典賞析】根據使用汞的優點進行分析解答；
【進行猜想】根據本探究實驗一般要注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②所用藥品紅磷的量，必須是足量；③讀數時一定要冷卻到原溫度；④生成物的狀態一般要求是固態等．
【實驗與交流】
（1）根據集氣瓶中預先裝少量水的作用是吸收熱量，使集氣瓶內的溫度迅速冷卻到室溫解答；
（2）根據碳燃燒生成二氧化碳解答；
【探究與反思】
（1）銅粉可以和氧氣反應生成黑色的氧化銅固體，可以據此解答該題；
（2）①根據【查閱資料】可以知道，白磷為白色或黃色固體，可以據此解答該題；
②五氧化二磷可以溶于水后生成磷酸，所以其pH小于7，可以據此解答．

解答 解：
【經典賞析】
教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分（實驗裝置如圖1）．該實驗中選擇使用汞的優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；能將密閉裝置內空氣中的氧氣集合耗盡，故選BCD；
【進行猜想】實驗中所取的紅磷不足（或實驗前沒有夾彈簧夾、實驗裝置可能未冷卻就打開彈簧夾等）；
【實驗與交流】（1）集氣瓶中預先裝少量水的作用是吸收熱量，使集氣瓶內的溫度迅速冷卻到室溫；
（2）碳燃燒生成二氧化碳，二氧化碳能被堿性溶液吸收，故事先要在集氣瓶中放入一定量的氫氧化鈉溶液或石灰水；
【交流與反思】
（1）銅粉可以和氧氣反應生成黑色的氧化銅固體，所以若觀察到銅粉變黑則說明裝置殘留有氧氣，即乙同學的猜想合理；
（2）左邊玻璃管中水上升到1刻度線，根據【查閱資料】可以知道，白磷為白色或黃色固體，所以左玻璃管上端的黃色固體主要成分可能是白磷固體受熱蒸發后的附著在玻璃管上的；
答案：
【經典賞析】B、C、D
【猜想】紅磷量不足，裝置漏氣，裝置未冷卻至室溫就打開彈簧夾等（寫一點即可）；
【交流與討論】（1）吸收熱量，使集氣瓶內的溫度迅速冷卻到室溫；
（2）氫氧化鈉溶液或石灰水；
【探究與反思】（1）合理；
（2）左邊玻璃管中水上升到1刻度線（左邊玻璃管中水上升了玻璃管中空氣體積的$\frac{1}{5}$等，白磷或者五氧化二磷．

點評 本考點是用紅磷測定氧氣在空氣中的體積分數，屬于實驗方法和過程的探究．這類探究實驗要具體問題具體分析，根據設計的步驟中不同的現象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．本考點主要出現在填空題和實驗題中．