Question

【題目】甲、乙、丙三同學在學完了第二單元后，對測定空氣中氧氣含量的實驗非常感興趣，想探究能否用其它物質來代替紅磷完成該實驗．他們選取了以下幾種物質：鐵絲、硫粉、木炭、鎂條（鎂是一種金屬）．憑已有知識他們進行了討論：

（1）甲同學首先認為不能用鐵絲代替紅磷．他的理由是________________。

（2）乙同學認為也不能用硫粉、木炭代替紅磷．他的理由是____________。

（3）對于鎂條，三同學憑已有的知識無法判斷，他們于是進行了如下的探究：他們用如圖所示裝置和光亮鎂條進行實驗，將鎂條點燃后迅速放入瓶中燃燒，觀察到鎂條發出耀眼的白光，有白色粉末狀物質產生，冷卻后打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶容積的70%（實驗過程中所有操作都是正確的）冷卻后水能進入集氣瓶中的原因是_________________；為了讓實驗取得成功，該同學進行實驗時的第一步是______ 。

（4）如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，則進入集氣瓶中水的體積最多超過其容積的五分之一，現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的，根據空氣的組成可推出減少的氣體中有氮氣．

問題：氮氣為什么減少呢？

假設一：氮氣與瓶內其它物質反應而減少． 假設二： __________________．

通過以上實驗你認為能否用鎂條代替紅磷測定空氣中氧氣含量（填：“能”或“不能”）_______________。

（5）已知空氣中氧氣的體積分數為21%，小蘭同學用如圖1裝置進行驗證，實驗后發現測得的氧氣體積分數小于，請你幫她分析造成這種結果的可能原因（至少答一點）：_____________。

（6）關閉止水夾a、b、c，使過量的紅磷和木炭分別在盛有空氣的等容積的甲、乙兩瓶中同時燃燒，如圖所示，試回答：

①燃燒停止并冷卻，若打開止水夾a、c后觀察到的現象是____________；

②若打開止水夾a、b、c后觀察到的現象是______________，原因是____________。

Answer 1

【答案】鐵絲在空氣中不能燃燒 產生的氣體占據了消耗掉的氧氣的空間，壓強不變 耗了瓶內的氧氣，使壓強變小, 外界大氣壓將水壓入瓶中 檢查裝置的氣密性 氮氣與鎂反應而減少 不能 氣密性不好 （或紅磷量不足，沒有冷卻到室溫就打開止水夾） 水進入左瓶中，進入水的體積約為集氣瓶容積的1/5 水進入兩個集氣瓶中 氣體總體積減少，壓強變小

【解析】

（1）因是測定空氣中氧氣含量，故物質應在空氣中能反應，而鐵絲在空氣中不能燃燒；

（2）木炭和硫粉產生的氣體占據了消耗掉的氧氣的空間，壓強不變，不能測定氧氣含量；

（3）冷卻后水能進入集氣瓶中的原因是鎂條燃燒消耗了瓶內的氧氣，使壓強變小, 外界大氣壓將水壓入瓶中。因是測定空氣中氧氣含量，根據氣壓變化判斷，故試驗前應檢查裝置氣密性；

（4）因進入集氣瓶中水的體積約為其容積的，除氮氣與瓶內其它物質反應而減少之外還可能是氮氣和鎂反應而減少。故不能用鎂條代替紅磷測定空氣中氧氣含量。

（5）測得的氧氣體積分數小于可能原因是：裝置氣密性不好 （或紅磷量不足，沒有冷卻到室溫就打開止水夾）；

（6）①紅磷燃燒之消耗空氣中氧氣，故打開止水夾會看到水進入左瓶中，進入水的體積約為集氣瓶容積的1/5，

②木炭燃燒產生二氧化碳，右側瓶內壓強開始無明顯變化，但止水夾打開后，兩個瓶內壓強要趨于一致，因氣體的總體積減小而壓強變小，故打開止水夾會看到水進入兩個集氣瓶中。