Question

【題目】某興趣小組開展“測定密閉容器中某種氣體的體積分數”的探究實驗。

（實驗步驟）

實驗1：按圖1所示裝置，用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的體積分數。

實驗2：按圖2所示裝置，在集氣瓶內壁用水均勻涂附鐵粉除氧劑（其中輔助成分不干擾實驗），利用鐵銹蝕原理測定空氣中氧氣的體積分數。

（實驗現象）

實驗1中，紅磷燃燒的主要現象是_____；紅磷燃燒的文字或符號表達式_____。紅磷熄滅后，集氣瓶冷卻至室溫，打開K，水能倒吸入集氣瓶的原因是_____，若發現進入裝置中的水少于1/5，可能的原因是_____。

（分析實驗）

（1）連接數字傳感器，測得實驗1、實驗2中氧氣的體積分數隨時間變化的關系分別如圖3、圖4所示。依據圖3，圖4信息，_____（填“實驗1”或“實驗2”）的測定方法更準確，判斷依據是_____。

（2）結合你的學習經驗，若要尋找紅磷或鐵粉除氧劑的替代物，用圖1或圖2裝置測定空氣中氧氣的體積分數，該替代物應滿足的條件是_____、_____（寫兩點）。

（拓展延伸）興趣小組又利用下圖裝置繼續實驗，將裝有足量紅磷的燃燒匙置于瓶內中間，并把裝有足量白磷的燃燒匙浸沒在蒸餾水下。先在燒瓶內用激光筆引燃紅磷，待紅磷燃燒熄滅后，將裝有白磷的燃燒匙提出水面，發現白磷可以被點燃繼續燃燒。圖乙表示用氧氣傳感器測量的容器內氧氣濃度變化曲線圖。

（1）BC段變化的原因：_____；

（2）CD段變化的原因：_____；

（3）DE段變化的原因：_____；

（4）通過紅磷和白磷的連續實驗得出的結論是：_____。

Answer 1

【答案】產生大量白煙，放熱 紅磷+氧氣五氧化二磷 紅磷燃燒，消耗了氧氣，瓶內壓強減小，小于外界氣壓，所以水會回流 裝置漏氣或紅磷的量少或未冷卻到室溫，便打開止水夾 實驗2 反應后，實驗1集氣瓶內剩余氧氣體積分數是8.6%，實驗2集氣瓶內氧氣幾乎要耗盡 藥品只與空氣中的氧氣反應 生成物不能是氣體 紅磷燃燒消耗瓶內氧氣 紅磷熄滅后，下層未消耗的氧氣上浮 白磷燃燒消耗瓶內氧氣 紅磷燃燒不能完全消耗瓶內氧氣（答案合理即可）

【解析】

實驗1中，紅磷燃燒的主要現象是：產生大量白煙，放熱；紅磷在空氣中燃燒產生五氧化二磷的文字表達式：紅磷+氧氣五氧化二磷。紅磷熄滅后，集氣瓶冷卻至室溫，打開K，水能倒吸入集氣瓶的原因是：紅磷燃燒，消耗了氧氣，瓶內壓強減小，小于外界氣壓，所以水會回流，若發現進入裝置中的水少于1/5，可能的原因是：裝置漏氣或紅磷的量少或未冷卻到室溫，便打開止水夾；

（1）連接數字傳感器，測得實驗1、實驗2中氧氣的體積分數隨時間變化的關系分別如圖3、圖4所示。依據圖3，圖4信息，實驗2 的測定方法更準確，判斷依據是：反應后，實驗1集氣瓶內剩余氧氣體積分數是8.6%，實驗2集氣瓶內氧氣幾乎要耗盡；

（2）若要尋找紅磷或鐵粉除氧劑的替代物，用圖1或圖2裝置測定空氣中氧氣的體積分數，該替代物應滿足的條件是1、藥品只與空氣中的氧氣反應2、生成物不能是氣體，否則影響最終內的壓強變化；

（1）BC段變化的原因：紅磷燃燒消耗瓶內氧氣 ，氧濃度降低

（2）CD段變化的原因：紅磷熄滅后，下層未消耗的氧氣上浮，氧含量出現波動；

（3）DE段變化的原因：白磷燃燒消繼續耗瓶內氧氣，基本將氧氣消耗完全；

（4）通過紅磷和白磷的連續實驗得出的結論是：紅磷燃燒不能完全消耗瓶內氧氣，白磷基本可以。