Question

【题目】空气中氧气含量测定的再认识。

（实验回顾）实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图1），写出红磷燃烧的文字表达式_________。如果红磷不足，会导致测定的空气中氧气含量结果____（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

（原理应用）兴趣小组同学用家用制氧机（如图2）制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究。家用制氧机的工作原理是用分子筛分离空气获得氧气，分子筛是一种内部分布有均匀微小孔径的固体，通过特制的分子筛把空气中的氧分子吸入孔穴而与其它分子分离，该变化属于________（填“物理”或“化学”）变化。该方法制得的氧气浓度如何？兴趣小组同学设计了如图3所示装置来测定氧气的含量。请将下列实验步骤补充完整：

①检查__________。

②加入药品，将装置连接固定。

③打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体，露出白磷后，关闭止水夹a和b。此时，A中水进入到 B中，测得B中水的体积为V1mL。

④用凸透镜聚光引燃白磷，白磷燃烧，产生大量______。

⑤待白磷熄灭并冷却到室温，进行______操作。B中水倒吸进入到A中，测得量筒中的体积变为V2mL。

⑥计算小组同学所带气体中氧气的体积分数。

（1）下列有关这个实验的说法中，正确的有________

A步骤③中，仰视量筒读数会使测得的V1数值偏低；

B步骤④中，白磷燃烧时要保持关闭止水夹a和b；

C步骤⑤中，未冷却至室温会使测得的小组同学所带气体中氧气的含量偏高；

D与图1相比，图3装置的优点有：误差减少和污染减少。

（2）经测定 V1=210mL；V2=50mL，则小组同学所带气体中氧气的体积分数为_______%（精确到0.1%）

（拓展延伸）为了帮助同学们更好地理解测定氧气含量的实验原理，老师利用传感器技术定时测定了实验装置（如图4）内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线变化趋势如图5所示。X曲线表示压强变化趋势，Y曲线表示________（填“温度”或“氧气浓度”）的变化趋势。结合Y、Z两条曲线，解释图5中AB段压强变化的原因是_______。

Answer 1

【答案】红磷 + 氧气五氧化二磷 偏小 物理 装置气密性 白烟 打开b ABD 76.2% 温度 红磷燃烧放热，使装置内温度升高，气压增大

【解析】

[实验回顾]红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式：红磷 + 氧气五氧化二磷；红磷的量不足时，燃烧时就无法将瓶内氧气全部消耗掉，进入水偏少，会导致测定的空气中氧气含量结果偏小；

[原理应用]家用制氧机制氧气的过程中没有生成新物质，属于物理变化；

①实验前，要先检查装置气密性；

④用凸透镜聚光引燃白磷，白磷燃烧，产生大量白烟；

⑤待白磷熄灭并冷却到室温，打开止水夹b，B中水倒吸进入到A中，测得量筒中的体积变为V2mL；

（1）A、步骤③中，仰视量筒读数会导致读数偏小，从而会使测得的V1数值偏低，该选项说法正确；

B、步骤④中，白磷燃烧时要保持关闭止水夹a和b，以防止集气瓶中的气体和外界交换，该选项说法正确；

C、步骤⑤中，未冷却至室温，会使进入集气瓶中的水偏少，从而使测得的小组同学所带气体中氧气的含量偏低，该选项说法不正确；

D、与图1相比，图3装置的优点有：误差减少和污染减少，该选项说法正确；

（2）经测定 V1=210mL；V2=50mL，则小组同学所带气体中氧气的体积分数= ×100%=76.2%；

[拓展延伸]X曲线表示压强变化趋势，Y曲线表示温度变化趋势，这是因为反应放热温度升高，完全反应后温度降低至室温；结合Y、Z两条曲线，解释图5中AB段压强变化的原因是红磷燃烧放热，温度升高导致压强增大，而消耗氧气又导致压强减小，AB段燃烧放热造成的压强增大大于氧气减少造成的压强减小。