Question

【題目】下面是測量空氣中氧氣體積含量的實驗：

（1）實驗小組按A裝置進行實驗后，發現進入集氣瓶中水的體積超過總容積的1/5，你認為導致這一結果的原因可能是_____（填序號）。

A．實驗前未將橡膠管夾緊； B．實驗前導管中未加滿水； C．紅磷過量；D．氧氣未消耗完； E．點燃的紅磷伸入集氣瓶速度過慢，使空氣膨脹逸出。

（2）因氣體受熱迅速膨脹，可能出現集氣瓶爆裂、橡皮塞沖出等情況，實驗小組將A進行了如B的改進，其所加氣球的作用是________。

（3）實驗小組又進行反思，B實驗可以避免不安全因素，但是測得結果仍然不夠準確。未形成真正的隔離體。該實驗小組通過查閱資料，選定白磷（與紅磷一樣是一種磷的單質，燃燒產物也相同）在如圖C所示裝置中測量空氣中氧氣體積分數并取得成功。

[查閱資料]白磷著火燃燒的溫度為40℃。

[提出問題]氧氣體積約占空氣總體積的多少？

[實驗準備]錐形瓶內空氣體積為230mL，注射器中水的體積為50mL，該裝置氣密性良好。

[實驗探究]裝入藥品，按圖所示連接好儀器，夾緊彈簧夾。先將錐形瓶底部放入熱水中，白磷很快被引燃，然后將錐形瓶從熱水中取出。

[現象分析]

（1）將錐形瓶底部放入熱水中，目的是______，足量的白磷在錐形瓶中未能全部燃燒，說明瓶內剩余氣體____燃燒（填“支持”或“不支持”），瓶內剩余氣體是_____ 的氮氣（填“純凈”或“不純凈”）。寫出白磷在空氣中燃燒的文字表達式：_____。

（2）在整個實驗過程中，可觀察到氣球的變化是_________。

（3）待白磷熄滅、錐形瓶冷卻到室溫后，打開彈簧夾，還可觀察到的現象是：①注射器中的水自動噴射出來，導致這個現象發生的原因是：____________；②當注射器中的水還剩約4mL時停止下流，導致這個現象發生的原因是：__________。

Answer 1

【答案】AE 緩沖瓶內氣壓的變化，避免出現集氣瓶爆裂、橡皮塞沖出等情況 點燃白磷 不支持 不純凈 磷+氧氣五氧化二磷 小氣球先膨脹后縮小 白磷燃燒消耗瓶內氧氣，瓶內氣體減少，壓強小于瓶外大氣壓所致 瓶內原空氣中氧氣的體積為46ml.

【解析】

（1）A、實驗前未將橡膠管夾緊，會使瓶內的部分氧氣和其它氣體在紅磷燃燒時排出，等裝置冷卻后，使瓶內的氣壓變得更小，從而使進入瓶內水的體積超過瓶內氣體體積的 1/5 ；B、實驗前導管中未加滿水，等裝置冷卻后，只能使流入瓶內的水減少，而不能使流入瓶內水的體積超過瓶內氣體體積的 1/5 ；C、紅磷過量，只能使瓶內的氧氣耗盡，不會使流入瓶內水的體積超過瓶內氣體體積的 1/5；D、氧氣未消耗完，只能使流入瓶內水的體積小于瓶內氣體體積的 1/5 ；E．點燃的紅磷伸入集氣瓶速度過慢，使空氣膨脹逸出，等裝置冷卻后，使瓶內的氣壓變得更小，從而使進入瓶內水的體積超過瓶內氣體體積的 1/5，通過以上分析可以知道AE都能使流入瓶內水的體積超過瓶內氣體體積的 1/5，故選AE。

（2）紅磷燃燒放出熱量，瓶內氣體受熱迅速膨脹，瓶內壓強急劇增大，可能出現集氣瓶爆裂、橡皮塞沖出等情況。添加氣球后能夠緩沖瓶內氣壓的變化，避免出現集氣瓶爆裂、橡皮塞沖出等情況，故填緩沖瓶內氣壓的變化，避免出現集氣瓶爆裂、橡皮塞沖出等情況。

（3）將錐形瓶底部放入熱水中，可以使白磷的溫度升高達到紅磷的著火點進而燃燒起來，故填點燃白磷；

反應后足量的白磷沒有完全燃燒還有剩余，說明剩余的氣體不能支持白磷燃燒，故填不支持；

剩余的氣體除氮氣外，還有稀有氣體、二氧化碳及其他氣體，并不是純凈的氮氣，故填不純凈；

白磷和氧氣在點燃的條件下反應生成五氧化二磷，故文字表達式寫為磷+氧氣 五氧化二磷。

（4）實驗開始時，白磷燃燒放出熱量，瓶內氣體受熱體積膨脹，壓強增大，氣球隨之膨脹；試驗結束后，瓶內氧氣減少，溫度降低，瓶內剩余氣體體積減小，壓強減小，氣球隨之變小，故填小氣球先膨脹后縮小。

（5）白磷與瓶內氧氣反應生成固體五氧化二磷，氧氣消耗盡，冷卻到室溫，瓶內壓強減小低于瓶外大氣壓，在大氣壓的作用下注射器中的水自動噴射出來，故填白磷燃燒消耗瓶內氧氣，瓶內氣體減少，壓強小于瓶外大氣壓所致；

②氧氣約占空氣體積的1/5，錐形瓶內空氣體積為230mL，所以其中氧氣為46mL。白磷燃燒停止后，瓶內氧氣耗盡，壓強低于瓶外大氣壓，在大氣壓的作用下注射器中的水自動噴射出來。當進入瓶內水的體積為46mL，即水占據了原來氧氣的體積，瓶內氣體的壓強與瓶外壓強相同，注射器停止噴水，故填瓶內原空氣中氧氣的體積為46mL。