Question

“空气中氧气含量的测定”有多种方法．甲生设计了如下左图所示的实验方案：在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温，打开铁夹，水注入集气瓶．回答下列问题：
（1）反应结束后，打开铁夹，水自动注入集气瓶的直接原因是________，若进入的水量小于瓶内空气体积五分之一的可能原因________，若进入的水量超过空气体积的五分之一的可能原因________；
（2）乙生也设计了一个如右图所示的实验方案，装置和操作同甲生类似，只不过用硫粉代替了红磷，并增加了滴管．要使实验成功，乙在滴管中应加入氢氧化钠溶液，并在反应后滴入瓶中（已知SO₂与NaOH反应生成Na₂SO₃和水），写出该溶液发生反应的化学方程式________．

Answer 1

解：（1）红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，导致密闭容器中压强减小，从而使水进入集气瓶．故答案应为：瓶内氧气消耗导致瓶内压强变小；若实验过程中红磷用量不足，则会导致密闭容器内的氧气不能够被完全消耗，则会使进入容器内水的体积小于其容积的1/5，使测量结果比实际偏低．答案为：红磷不足；若弹簧夹没有夹紧，会造成集气瓶内的部分空气散失，使进入集气瓶中水的量偏多．答案为：弹簧夹未夹紧；
（2）二氧化硫与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O．
分析：（1）空气成分测定实验的原理是：利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，生成了能与水反应，体积可以忽略的白色固体，导致密闭容器中压强减小，通过观测进入容器中水的体积来确定空气中氧气的体积分数．已知氧气约占空气总体积的1/5，造成测量结果偏低的原因有：装置气密性不好，装置未冷却到室温就打开弹簧夹；若实验结果比实际偏高，可能是集气瓶内的部分空气散失造成的，主要原因有：点燃红磷后向集气瓶塞塞子时动作过缓，弹簧夹没有夹紧等．
（2）若用硫粉替代红磷进行实验，由于硫燃烧后的产物二氧化硫是一种气体（尽管能消耗氧气，但却会产生等体积的二氧化硫气体），会使水不能进入集气瓶；要使实验成功，应在滴管中应加入能与二氧化硫发生反应而将其吸收的氢氧化钠溶液．
点评：本题综合考查了空气成分的测定实验及本实验的误差分析，又综合考查了碱的化学性质．