Question

【题目】“空气中氧气含量测定”再研究

【回顾历史】1774年，某科学家通过用金属汞在空气中加热生成氧化汞等实验，第一次明确得出空气是由氧气和氮气组成的结论。

(1)上文中这位科学家是 （____________）

A.诺贝尔 B.居里夫人 C.门捷列夫 D.拉瓦锡

(2)以下微粒示意图可简单表示金属汞与氧气反应的过程，请在反应中方框内画出正确的图示 （____________）。

【重温教材】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(装置如下图)，写出反应的符号表达式___________________。理论上实验成功时的现象是：_____________。实际上用该方法测得的氧气含量常常远低于理论值。

【提出问题】实验中装置内部的情况是怎样的，用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？

【进行实验】查阅资料后，学习小组进行如下实验：

(1)将数显设备(电脑等)、三种传感器(压强、温度、O2浓度)、测量装置(反应容器为蒸馏水瓶)按下图所示进行连接。

(2)打开导管活塞，向烧杯内加入适量的水，双手紧贴蒸馏水瓶外壁，_____________，则说明装置气密性良好。

(3)打开瓶口橡皮塞，加水并调节使蒸馏水瓶和烧杯内液面相平，关闭活塞，打开并调试好传感器和数显设备。用酒精灯将足量的红磷点燃，立即将燃烧匙伸入瓶中并赛紧橡皮塞

(4)燃烧结束后，装置冷却到室温，打开导管活塞，待瓶内液面不再上升后再向烧杯内加入一定量的水，使烧杯和瓶内的液面相平。在数显设备上得到的曲线图(纵坐标为O2浓度，横坐标为时间，压强和温度曲线仅表示该段时间内对应的变化情况)如下图所示

【数据分析】

(1)压强曲线A点表示红磷开始在集气瓶中燃烧，主要判断依据是：____________；

(2)压强曲线CD段降低的原因是___________________________；

(3)压强曲线EF段略低于OA段是因为________________________________；

【实验结论】用红磷燃烧的方法不能准确测定空气中氧气含量的原因是_______________；

【反思拓展】甲同学认为应该将蒸馏水瓶液面上的容积划分为5等分并加以标记，乙同学认为没有必要，理由是__________________________________________。

Answer 1

【答案】 D 图略 略 打开止水夹后水进入集气瓶占集气瓶容积的五分之一 导管口有气泡冒出，松手后导管内侧吸形成一段水柱 A点对应的氧气浓度开始降低 温度下降(装置冷却) 烧杯内液面低于蒸馏水瓶中液面(烧杯和蒸馏水瓶中液面不相平) 红磷燃烧不能将空气中的氧气耗尽 氧气的体积含量可在数显设备上直接显示(或氧气的体积含量可根据压强变化数值计算)

【解析】【回顾历史】(1) 1774年，拉瓦锡通过用金属汞在空气中加热生成氧化汞等实验，第一次明确得出空气是由氧气和氮气组成的结论；(2)根据质量守恒定律，反应中原子的个数、种类不变，可推知： ；【重温教材】红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的符号表达式为：磷+氧气 五氧化二磷，当打开止水夹后水进入集气瓶占集气瓶容积的五分之一说明实验成功了； 【进行实验】(2) 打开导管活塞，向烧杯内加入适量的水，双手紧贴蒸馏水瓶外壁，导管口有气泡冒出，松手后导管内侧吸形成一段水柱，则说明装置气密性良好；【数据分析】 (1)红磷开始在集气瓶中燃烧时，氧气开始消耗，A点对应的氧气浓度开始降低； (2)红磷燃烧消耗完氧气后，装置冷却，导致瓶内压强减小； (3)红磷燃烧消耗完氧气后，装置冷却后，水会从烧杯进入集气瓶内，会导致烧杯内液面低于蒸馏水瓶中液面(烧杯和蒸馏水瓶中液面不相平) ；【实验结论】过量的红磷燃烧消耗氧气，不能将氧气全部消耗尽；【反思拓展】此装置连接着数据分析系统，实验结束后，氧气的体积含量可在数显设备上直接显示(或氧气的体积含量可根据压强变化数值计算) 。