Question

【題目】空氣是一種寶貴的自然資源。某興趣小組的同學在實驗室欲用下圖所示裝置粗略測定空氣中氧氣的含量。

【實驗回顧】(1) 寫出紅磷燃燒的文字表達式： 。

(2) 實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內 減小，燒杯中水倒吸到集氣瓶。若裝置的氣密性良好，操作規范，用量筒測量進入瓶中水的體積，能粗略測得空氣中氧氣的含量。

【提出問題】有實驗資料表明：燃燒過程中當氧氣體積分數低于7% 時，紅磷就無法繼續燃燒，因此通過上述實驗，測定結果與理論值誤差較大。那么，能否設計一套實驗裝置使測定結果更為準確呢？

【查閱資料】1．鐵生銹的原理是：鐵與空氣中的氧氣和水蒸氣等發生化學反應。

2．飽和食鹽水、活性炭會加速鐵生銹。

【實驗改進】方案一：Ⅰ．同學們根據鐵在空氣中生銹的原理設計如圖的實驗裝置，再次測定空氣中氧氣含量。

Ⅱ．測得實驗數據如下表：

測量 項目	實驗前	實驗后
	燒杯中水的體積	燒杯中剩余水的體積	集氣瓶（扣除內容物）和導管的體積
體積/ml	80.0	54.5	126.0

【交流表達】(1) 根據上表數據計算，改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分數是 (計算結果精確到0.1%)。

(2) 從實驗原理角度分析，改進后的實驗結果比前者準確度更高的原因是：① ；② 。

方案二：同學們又設計了下圖所示的實驗裝置，實驗步驟如下（裝置氣密性良好，部分操作已略去）：

I．打開止水夾a和b，向集氣瓶中緩慢鼓入一定量空氣，至白磷與空氣接觸，測得進入量筒中水的體積為V1；II．強光照射引燃白磷；III．白磷熄滅并冷卻至室溫，測得量筒中水的體積變為V2；IV．計算空氣中氧氣的體積分數。

下列有關這個實驗的說法中，正確的是 （填字母）。

A．步驟I中，俯視量筒讀數會使測得的V1數值偏低

B．步驟II中，白磷燃燒時可以不關閉止水夾a和b

C．步驟III中，未冷卻至室溫會使測得的V2數值偏高

D．步驟IV中，求得氧氣的體積分數等于×100 %

Answer 1

【答案】【實驗回顧】

(1)。

(2)氣壓

【交流表達】

(1)20.2%。

(2)①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結果更準確。

②測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準確。

方案二：CD

【解析】

試題分析：(1)磷和氧氣在點燃的條件下生產五氧化二磷；紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內氣體

減小，壓強變小；【交流表達】(1) 集氣瓶（扣除內容物）和導管的體積就是反應前空氣的總體積，燒杯中減少的水的體積等于容器內氧氣的體積，所以氧氣的體積分數等于（80-54.5）ml÷126 ml×100%≈20.2%

(2) 改進后的實驗結果比前者準確度更高的原因是： ①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結果更準確。②測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準確。

方案二：俯視量筒讀數會使測得的V1數值偏高，實際液體的量偏低；強光照射引燃白磷，瓶內氧氣被反應掉，氣體的量減少，壓強變小，量筒內的水倒流入集氣瓶內，量筒中減少的水的體積等于瓶內氧氣的體積，所以測得氧氣的含量為等于×100 %；白磷燃燒時可以不關閉止水夾a和b，會影響測定結果，未冷卻至室溫會使倒流的水的體積偏小，測得的V2數值偏低。