Question

【題目】某校化學研究性學習小組在學習了“空氣中氧氣含量測定”的基礎上，改進了教材中的實驗，設計出了如圖所示的實驗裝置．實驗步驟如下：

①如圖所示，連接儀器，檢查裝置的氣密性，發現裝置的氣密性良好。

②在集氣瓶里裝進適量a體積的水，燃燒匙里放一塊白磷（白磷燃燒所需要的最低溫度是40℃），并在酒精燈上把玻璃棒下端加熱，按圖示裝置把集氣瓶中的空氣密封起來，把長導管的另一端放入盛有足量水的燒杯中．（注：集氣瓶內的長導管已伸到了瓶底）

③用力把預先加熱過的玻璃棒按下與白磷接觸，觀察到白磷立即著火燃燒，產生大量白煙，同時放出大量的熱．（注：白磷與紅磷燃燒的產物相同）

④待白磷燃燒熄滅后，稍加振蕩，白煙消失．

⑤待集氣瓶完全冷卻至室溫，量出集氣瓶中水的體積是b，整個集氣瓶的體積是c．

⑥根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數．根據以上信息，回答下列問題．

（1）集氣瓶中白磷燃燒的化學式表達式

（2）在白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內水面的變化情況是

（3）若實驗非常成功，當c為500mL，a=100mL，則b=

（4）組內成員小張對“實驗前集氣瓶里要裝進適量a體積的水”非常不理解．咨詢了組長小明之后，他終于明白“a體積的水”的作用，其一是為了加快⑤步驟中集氣瓶的冷卻速度；其二則主要是

（5）在上述實驗中，下列操作的實施和實驗現象的出現，會導致實驗最后產生的實際值大于理論值的是

A、裝置氣密性不好

B、實驗前集氣瓶里沒有裝a體積的水

C、集氣瓶沒有冷卻到室溫

D、用紅磷代替白磷（紅磷燃燒所需要的最低溫度在240℃左右）

Answer 1

【答案】（1）；

（2）先下降后上升(只答上升不給分)；

（3）180ml；

（4）將導管下端液封，防止熱氣體膨脹逸出；

（5）B.

【解析】

試題分析：（1）白磷燃燒會生成五氧化二磷，反應條件是“點燃”化學式表達式為：；

（2）白磷燃燒時會放出大量的熱，集氣瓶內空氣受熱體積膨脹，氣壓增大，使集氣瓶內的水沿玻璃管流入燒杯內；燃燒停止后，溫度下降，瓶內氣壓減小，燒杯中的水就會沿著玻璃管再流入集氣瓶內，集氣瓶內水面的變化情況是：先下降后上升；

（3）白磷燃燒只消耗空氣中的氧氣，集氣瓶內空氣為500-100=400（mL），由于氧氣約占空氣總體積的1/5，所以消耗掉氧氣的體積為80mL，則燒杯中的水會進入集氣瓶內約80mL，所以集氣瓶內水的總體積為100+80=180mL；

（4）集氣瓶內預先裝入適量的水，使白磷燃燒時集氣瓶內氣壓不會過度增大，不至于使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出；

（5）“裝置氣密性不好”與“集氣瓶沒有冷卻到室溫”都會導致進入集氣瓶內水的體積減少，從而導致實驗最后產生的實際值小于理論值；用紅磷代替白磷后生成物仍然是只有五氧化二磷生成，所以不影響實驗結果；如果實驗前集氣瓶里沒有裝a體積的水，會使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出，從而導致瓶內氣壓減小幅度過大，使進入水的體積變大，所以實驗最后產生的實際值大于理論值．