Question

某校课外小组同学用下图所示装置测定空气中氧气含量（电源略）．
（1）反应的化学方程式为______．
（2）小红为了减少污染，在燃烧匙中加入极少量的红磷，伸入瓶中并把塞子塞紧，关闭弹簧夹，用电热丝，点燃红磷．待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现集气瓶内水平面上升不到10%，造成该现象的原因是______．
（3）小刚在燃烧匙中加入足量的红磷，伸入瓶中并把塞子塞紧，用电热丝，点燃红磷，看到右侧导管口有气泡冒出．待红磷熄灭并冷却后，发现集气瓶内水平面上升到30%，造成该现象的原因是______
______．解决该问题的操作是______．

Answer 1

解：对空气中氧气含量的测定的改进实验是实验改进的一个热点．改进无非从这样几个角度进行：装置的替代、药品的替代、加热方式改进、体积计量的改进等方面．题目是从加热方式上改进，这样的改进有利于减少对大气的污染，同时也减少了药品的消耗（减少了原来在进入集气瓶之前的那部分的消耗），同时提高了装置的密闭性，也降低了操作的难度．
（1）反应的化学方程式的书写，要写完整，是化学方程式而非文字表达式．
（2）本问中小红为减少污染，在燃烧匙中加入极少量的红磷．相信大家都知道，在空气中氧气含量测定中加入药品的量一定要过量，无论采取什么办法，加入的药品都要过量，目的是尽可能完全消耗装置内的氧气．所以本实验到这里注定得不到对应的结论．
（3）小刚和小红的实验我们可以对比来看：小红药品极少量，关闭弹簧夹；小刚药品足量，没有提到关闭弹簧夹，即没有关闭弹簧夹．所以就能够从中分析两人的实验差异．小红药品量不足导致实验失败，小刚没有关闭弹簧夹照样导致实验失败．至于具体原因分析，要注意无论红磷燃烧还是电热丝都能够释放热量，最终导致没有弹簧夹的装置测定的结果超过20%．补偿措施就是加热前关闭弹簧夹．实验的任何一个细节都会影响实验的失败．
故答案：
（1）4P+5O₂2P₂O₅
（2）红磷太少，没有完全消耗瓶内空气中的氧气，所以集气瓶内水平面上升不到10%．
（3）红磷燃烧在消耗氧气的同时，还放出热量，并且电热丝也释放出大量的热，造成没有用弹簧夹封闭的集气瓶中气体受热体积增大从导管口逸出；加热前关闭弹簧夹．
分析：本实验是空气氧气含量测定实验的研究，从设计来看，是把对点燃方式上进行改进作为突破口的．两位同学做出的尝试都没有达到相应的实验效果，不是改进方向的错误，而是实验中某些环节处理不当．
点评：实验设计中要注意各个环节的周全，避免顾此失彼．另外解题时要从文字本身和题目前后对比寻求突破．