Question

某化学兴趣活动小组为测定空气中氧气的含量，进行如下探究实验：
（1）如图所示，在一个具有刻度和可以滑动的活塞的玻璃容器中放入一粒白磷（白磷燃烧所需的最低温度为40℃），将玻璃容器固定好，放在盛有85℃热水的烧杯上．请回答下列问题：
①实验中可以看到玻璃容器内白磷燃烧时的现象是

 

，该反应的符号表达式是

 

．实验结束后，恢复至常温，活塞应停在刻度

 

处，出现该现象的原因是：

 

，从而使玻璃容器内的气体体积

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②玻璃容器内余下的气体主要是

 

③此反应中白磷要过量，目的是除尽

 

（2）小军根据燃烧红磷测定空气中氧气含量的实验原理，认为可用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，并按图2装置进行实验．他依据的实验原理可能是

 

①小军检查装置气密性后，将盛有足量红热木炭的燃烧匙迅速伸入集气瓶中，并把塞子塞紧，待红热的木炭熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，并未发现倒吸现象．经过认真分析，小军发现实验失败的原因是（答一条）

 

②小军反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择或生成物的要求上应考虑的是（答一条）

 

．

Answer 1

考点：测定空气里氧气含量的探究,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：白磷在空气中燃烧的现象为黄色火焰，冒出大量白烟；空气主要是由氮气和氧气组成的，其中氧气的体积分数为五分之一；实验成功的关键为白磷过量、反应充分、气密性良好等；

解答：解：（1）白磷能与空气中的氧气反应，发出黄色火焰，冒出大量白烟，白烟是五氧化二磷，该反应的化学方程式为：4P+5O₂

点燃  .

2P₂O₅．
空气主要是由氮气和氧气组成的，因此，白磷消耗完氧气后剩余的气体主要是氮气；空气中氧气的体积分数为五分之一；实验成功的关键为白磷过量、反应充分、气密性良好等，白磷过量是为了除尽氧气；
（2）实验原理是通过可燃物消耗氧气使装置内气压减小，外界液体就可以等体积进入，从而测定出氧气的体积．所以改进实验要建立的此原理上．至于实验出现的失败，就与该原理有关，与是否能够消耗氧气有关，与能否完全消耗氧气有关，与外界气体能否有效进入有关，而在具体回答是要结合本题的环境来回答：木炭燃烧生成二氧化碳气体或者一氧化碳气体，不能使内部气压减少，从而导致不能使外界液体进入．总结以上分析，在选择该实验的替代物质时，物质应该满足：能够和氧气等单一物质反应，且本身不能是气体且生成物不能是气体（如果能够想办法处理后期生成的气体也可以考虑使用）．
通过可燃物消耗氧气使装置内气压减小，外界液体就可以等体积进入，从而测定出氧气的体积．
①装置内外没有明显的气压变化（也可以从生成物是气体考虑）．故为：集气瓶中的压强没有变化．
②能够和氧气等单一物质反应，且本身不能是气体且生成物不能是气体（如果能够像办法处理后期生成的气体也可以考虑使用）．故为：要能消耗氧气，又不会跟空气中的其他成分反应，而且生成物为固体．
故答案为：（1）①产生大量白烟；4P+5O₂

点燃  .

2P₂O₅；4；白磷燃烧消耗了空气中气态的氧气而生成了固态的五氧化二磷；减小；
②氮气；
③氧气．
（2）通过可燃物消耗氧气使装置内气压减小，外界液体就可以等体积进入，从而测定出氧气的体积．
①集气瓶中的压强没有变化；
②要能消耗氧气，又不会跟空气中的其他成分反应，而且生成物为固体．

点评：解决探究性实验题要过“三关”，即：审题观，要做到看清题中所讲的化学过程、看清题设条件、看清要解决的问题；分析观，想化学过程所涉及的化学概念和所用的化学原理、想所给条件与所求问题的关系、想有无隐含条件及题目考查的内容；解达观，根据题意和条件，选择最佳的答题方法，实验验证所选取的试剂要易得，操作要简单，现象要明显，结论要可靠．