Question

【題目】“空氣中氧氣含量測定”再研究

【回顧歷史】1774年，某科學家通過用金屬汞在空氣中加熱生成氧化汞等實驗，第一次明確得出空氣是由氧氣和氮氣組成的結論。

(1)上文中這位科學家是 （____________）

A.諾貝爾 B.居里夫人 C.門捷列夫 D.拉瓦錫

(2)以下微粒示意圖可簡單表示金屬汞與氧氣反應的過程，請在反應中方框內畫出正確的圖示 （____________）。

【重溫教材】實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量(裝置如下圖)，寫出反應的符號表達式___________________。理論上實驗成功時的現象是：_____________。實際上用該方法測得的氧氣含量常常遠低于理論值。

【提出問題】實驗中裝置內部的情況是怎樣的，用紅磷燃燒的方法為什么不能準確地測定空氣中氧氣的含量？

【進行實驗】查閱資料后，學習小組進行如下實驗：

(1)將數顯設備(電腦等)、三種傳感器(壓強、溫度、O2濃度)、測量裝置(反應容器為蒸餾水瓶)按下圖所示進行連接。

(2)打開導管活塞，向燒杯內加入適量的水，雙手緊貼蒸餾水瓶外壁，_____________，則說明裝置氣密性良好。

(3)打開瓶口橡皮塞，加水并調節使蒸餾水瓶和燒杯內液面相平，關閉活塞，打開并調試好傳感器和數顯設備。用酒精燈將足量的紅磷點燃，立即將燃燒匙伸入瓶中并賽緊橡皮塞

(4)燃燒結束后，裝置冷卻到室溫，打開導管活塞，待瓶內液面不再上升后再向燒杯內加入一定量的水，使燒杯和瓶內的液面相平。在數顯設備上得到的曲線圖(縱坐標為O2濃度，橫坐標為時間，壓強和溫度曲線僅表示該段時間內對應的變化情況)如下圖所示

【數據分析】

(1)壓強曲線A點表示紅磷開始在集氣瓶中燃燒，主要判斷依據是：____________；

(2)壓強曲線CD段降低的原因是___________________________；

(3)壓強曲線EF段略低于OA段是因為________________________________；

【實驗結論】用紅磷燃燒的方法不能準確測定空氣中氧氣含量的原因是_______________；

【反思拓展】甲同學認為應該將蒸餾水瓶液面上的容積劃分為5等分并加以標記，乙同學認為沒有必要，理由是__________________________________________。

Answer 1

【答案】 D 圖略 略 打開止水夾后水進入集氣瓶占集氣瓶容積的五分之一 導管口有氣泡冒出，松手后導管內側吸形成一段水柱 A點對應的氧氣濃度開始降低 溫度下降(裝置冷卻) 燒杯內液面低于蒸餾水瓶中液面(燒杯和蒸餾水瓶中液面不相平) 紅磷燃燒不能將空氣中的氧氣耗盡 氧氣的體積含量可在數顯設備上直接顯示(或氧氣的體積含量可根據壓強變化數值計算)

【解析】【回顧歷史】(1) 1774年，拉瓦錫通過用金屬汞在空氣中加熱生成氧化汞等實驗，第一次明確得出空氣是由氧氣和氮氣組成的結論；(2)根據質量守恒定律，反應中原子的個數、種類不變，可推知： ；【重溫教材】紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的符號表達式為：磷+氧氣 五氧化二磷，當打開止水夾后水進入集氣瓶占集氣瓶容積的五分之一說明實驗成功了； 【進行實驗】(2) 打開導管活塞，向燒杯內加入適量的水，雙手緊貼蒸餾水瓶外壁，導管口有氣泡冒出，松手后導管內側吸形成一段水柱，則說明裝置氣密性良好；【數據分析】 (1)紅磷開始在集氣瓶中燃燒時，氧氣開始消耗，A點對應的氧氣濃度開始降低； (2)紅磷燃燒消耗完氧氣后，裝置冷卻，導致瓶內壓強減小； (3)紅磷燃燒消耗完氧氣后，裝置冷卻后，水會從燒杯進入集氣瓶內，會導致燒杯內液面低于蒸餾水瓶中液面(燒杯和蒸餾水瓶中液面不相平) ；【實驗結論】過量的紅磷燃燒消耗氧氣，不能將氧氣全部消耗盡；【反思拓展】此裝置連接著數據分析系統，實驗結束后，氧氣的體積含量可在數顯設備上直接顯示(或氧氣的體積含量可根據壓強變化數值計算) 。