Question

【題目】空氣中氧氣含量測定的再認識。

（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1），寫出紅磷燃燒的文字表達式_________。如果紅磷不足，會導致測定的空氣中氧氣含量結果____（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

（原理應用）興趣小組同學用家用制氧機（如圖2）制取并收集了一袋氣體，帶到實驗室對其進行研究。家用制氧機的工作原理是用分子篩分離空氣獲得氧氣，分子篩是一種內部分布有均勻微小孔徑的固體，通過特制的分子篩把空氣中的氧分子吸入孔穴而與其它分子分離，該變化屬于________（填“物理”或“化學”）變化。該方法制得的氧氣濃度如何？興趣小組同學設計了如圖3所示裝置來測定氧氣的含量。請將下列實驗步驟補充完整：

①檢查__________。

②加入藥品，將裝置連接固定。

③打開止水夾a和b，向A中緩慢鼓入一定量氣體，露出白磷后，關閉止水夾a和b。此時，A中水進入到 B中，測得B中水的體積為V1mL。

④用凸透鏡聚光引燃白磷，白磷燃燒，產生大量______。

⑤待白磷熄滅并冷卻到室溫，進行______操作。B中水倒吸進入到A中，測得量筒中的體積變為V2mL。

⑥計算小組同學所帶氣體中氧氣的體積分數。

（1）下列有關這個實驗的說法中，正確的有________

A步驟③中，仰視量筒讀數會使測得的V1數值偏低；

B步驟④中，白磷燃燒時要保持關閉止水夾a和b；

C步驟⑤中，未冷卻至室溫會使測得的小組同學所帶氣體中氧氣的含量偏高；

D與圖1相比，圖3裝置的優點有：誤差減少和污染減少。

（2）經測定 V1=210mL；V2=50mL，則小組同學所帶氣體中氧氣的體積分數為_______%（精確到0.1%）

（拓展延伸）為了幫助同學們更好地理解測定氧氣含量的實驗原理，老師利用傳感器技術定時測定了實驗裝置（如圖4）內的壓強、溫度和氧氣濃度，三條曲線變化趨勢如圖5所示。X曲線表示壓強變化趨勢，Y曲線表示________（填“溫度”或“氧氣濃度”）的變化趨勢。結合Y、Z兩條曲線，解釋圖5中AB段壓強變化的原因是_______。

Answer 1

【答案】紅磷 + 氧氣五氧化二磷 偏小 物理 裝置氣密性 白煙 打開b ABD 76.2% 溫度 紅磷燃燒放熱，使裝置內溫度升高，氣壓增大

【解析】

[實驗回顧]紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的文字表達式：紅磷 + 氧氣五氧化二磷；紅磷的量不足時，燃燒時就無法將瓶內氧氣全部消耗掉，進入水偏少，會導致測定的空氣中氧氣含量結果偏小；

[原理應用]家用制氧機制氧氣的過程中沒有生成新物質，屬于物理變化；

①實驗前，要先檢查裝置氣密性；

④用凸透鏡聚光引燃白磷，白磷燃燒，產生大量白煙；

⑤待白磷熄滅并冷卻到室溫，打開止水夾b，B中水倒吸進入到A中，測得量筒中的體積變為V2mL；

（1）A、步驟③中，仰視量筒讀數會導致讀數偏小，從而會使測得的V1數值偏低，該選項說法正確；

B、步驟④中，白磷燃燒時要保持關閉止水夾a和b，以防止集氣瓶中的氣體和外界交換，該選項說法正確；

C、步驟⑤中，未冷卻至室溫，會使進入集氣瓶中的水偏少，從而使測得的小組同學所帶氣體中氧氣的含量偏低，該選項說法不正確；

D、與圖1相比，圖3裝置的優點有：誤差減少和污染減少，該選項說法正確；

（2）經測定 V1=210mL；V2=50mL，則小組同學所帶氣體中氧氣的體積分數= ×100%=76.2%；

[拓展延伸]X曲線表示壓強變化趨勢，Y曲線表示溫度變化趨勢，這是因為反應放熱溫度升高，完全反應后溫度降低至室溫；結合Y、Z兩條曲線，解釋圖5中AB段壓強變化的原因是紅磷燃燒放熱，溫度升高導致壓強增大，而消耗氧氣又導致壓強減小，AB段燃燒放熱造成的壓強增大大于氧氣減少造成的壓強減小。