Question

【題目】某科學興趣小組對“測定空氣中氧氣含量”的實驗進行了改進：將數顯設備、氣體壓強傳感器 和空氣中氧氣含量測量裝置按下圖連接。裝置氣密性良好，調節右邊敞口容器和集氣瓶里的水面相平，此時集氣瓶內氣體的體積為V1。關閉活塞，點燃燃燒匙內的紅磷，立即塞緊瓶塞，待火焰熄滅后，過一段時間打開活塞，觀察到集氣瓶中的水位上升。待集氣瓶內的水面不再上升時，集氣瓶內的氣體體積為V2。然后向右邊容器內加入一定量的水至兩邊水面再次相平，此時集氣瓶內的氣體體積為V3。在點燃紅磷至打開活塞這一過程中，觀察到數顯設備顯示集氣瓶內的氣體壓強 先上升后下降，再趨于穩定

（1）寫出紅磷燃燒的符號表達式：_______________________，紅磷燃燒的現象是：_____________________

（2）數顯設備顯示，開始一段時間集氣瓶內氣體壓強上升，這是因為溫度升高導致的氣壓變化量______(選填“大于”、“ 等于”或“小于”)氧氣量減少導致的氣壓變化量。

（3）基于數顯設備顯示的氣壓變化，“ 過一段時間打開活塞” 中的“ 一段時間” 指的是火焰熄滅后到_____________________所經歷的時間。

（4）在整個實驗過程中，集氣瓶中減少的氧氣體積為______________________（選填“V1-V2”，“V1-V3”，“V2-V3”）

（5）思考：本實驗導致結果小于 1/5 的原因是_____________________

（6）用紅磷測定空氣中氧氣含量的實驗結束后，反應容器內剩下的氣體主要是_____________________

Answer 1

【答案】P+O2P2O5 放出大量的熱，產生大量白煙 大于 火焰熄滅后集氣 瓶內溫度恢復到室溫 V1-V3 紅磷量不足導致無法使空氣中氧氣充分反應，所以導致實驗結果小于五分之一 氮氣

【解析】

（1）紅磷燃燒會和空氣中的氧氣反應生成五氧化二磷，并且在燃燒時會產生大量的白煙并放出熱量。故答案為：P+O2P2O5、放出大量的熱，產生白煙；

（2）紅磷在空氣中燃燒放熱，溫度升高使集氣瓶內氣壓增大，而紅磷燃燒消耗氧氣使瓶內氣壓降低。數顯設備顯示開始一段時間內集氣瓶內氣體壓強上升，這是因為溫度升高導致的氣壓變化量大于氧氣減少量導致的氣壓變化。故答案為：大于；

（3）反應結束后，等集氣瓶內氣壓穩定后讀數才對實驗結果沒有影響。“過一段時間打開活塞”指的是火焰熄滅后到集氣瓶內的溫度恢復到室溫所經歷的時間。故答案為：火焰熄滅后集氣瓶內溫度恢復到室溫；

（4）反應后剩余氣體的體積應是兩容器內壓強相等，且與實驗初始狀態相同時的體積。加水到集氣瓶內的氣體體積為V3時，兩邊水面再次相平，氣體的體積是反應后剩余氣體的體積。在整個實驗過程中，集氣瓶中減少的氧氣體積為V1-V3。故答案為：V1-V3；

（5）實驗利用紅磷消耗空氣中的氧氣，而由于氧氣被消耗，集氣瓶內壓強減小，所以才會回流水，并且回流的水的體積應該等于被消耗的氣體的體積。若回流的水小于五分之一，則有可能紅磷沒有將集氣瓶內的氧氣全部消耗盡。故答案為：紅磷量不足導致無法使空氣中氧氣充分反應，所以導致實驗結果小于五分之一；

（6）空氣中主要成分是氧氣和氮氣。而氧氣已經被紅磷燃燒消耗掉，則剩余的氣體主要為氮氣。故答案為：氮氣。