Question

6．探究小组的同学为探究空气中氧气的体积分数，设计了如图7所示装置，白磷在空气中很容易燃烧，生成五氧化二磷固体．据图1回答下列问题：
（1）闭合电源开关，电阻丝后会发热，可以观察到白磷红磷燃烧，产生大量的白烟；
（2）装置冷却到室温，可观察到U型管内左侧液面U型管内左侧液面上升，约上升至1处；
（3）通过这个实验得出的结论是氧气约占空气体积的氧气约占空气气体体积的$\frac{1}{5}$；
（4）实验完毕后，集气瓶内残余的气体主要是氮气；
（5）小明同学由该实验得到启发，设计了如图2的实验，但是他看到的现象是水面并没有上升约$\frac{1}{5}$，原因是石蜡燃烧有二氧化碳生成，瓶内气压基本不变．

Answer 1

分析 通过对实验的创新进行综合考查学生的应变能力，可以把该实验装置图还原到课本中出现的装置图中去．例如：把把电阻丝和白磷还原为点燃的红磷，其二者作用都是相同的．只有熟悉用红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项，才能正确解答本题．

解答 解：（1）闭合电源开关，可观察到红磷燃烧，产生大量的白烟；
（2）装置冷却到室温时，可观察到U型管内左侧液面上升，约上升至1处；
（3）通过这个实验得出的结论是氧气约占空气气体体积的$\frac{1}{5}$．
（4）由于液面只是上升了$\frac{1}{5}$，而不是全部，由此可以得出剩余的气体不支持燃烧，又由于U型管内有水，说明剩余的气体难溶于水．
（5）蜡烛燃烧消耗氧气，但生成物中有二氧化碳气体，故水面没有上升到理论位置，由此可总结出测定空气中氧气含量的反应物所满足的条件是：反应物是固体且只和氧气反应，且反应后不能生成气体．
答案：
（1）红磷燃烧，产生大量的白烟；
（2）U型管内左侧液面上升，约上升至1处；
（3）氧气约占空气气体体积的$\frac{1}{5}$；
（4）氮气；
（5）石蜡燃烧有二氧化碳生成，瓶内气压基本不变．

点评 此类题目往往是通过对实验的创新进行综合考查，这就要求我们在解题的时候把它们还原到我们熟悉的学过的实验中去．