3.二百多年前,法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成
分.仿照这个历史上著名实验的原理,我们可以用图1所示装置来测定空气中氧气的含量,请写出红磷燃烧的符号表达式4P+5O
2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P
2O
5,该反应属于化合反应(填一种基本反应类型).
【提出问题】用红磷燃烧的方法为什么测出的氧气含量远低于21%?
【分析讨论】(1)实验装置漏气;(2)红磷的量不足,导致装置内氧气有剩余;(3)…
【实验与交流】在老师的指导下,同学们查阅了白磷、红磷等物质燃烧需要的最低含氧量如下:
资料1:
可燃物名称 | 红磷 | 白磷 | 蜡烛 |
最低含氧量/% | 8.0 | 4.0 | 16.0 |
甲、乙、丙三个小组分别用上述过量红磷、白磷、蜡烛三种物质进行该实验,用测氧气浓度的传感器测得反应后的氧气浓度分别为8.85%、3.21%、16.7%,数据与表中的理论值基本一致.其中蜡烛燃烧后用测一氧化碳浓度传感器测算一氧化碳浓度约为2%.
资料2:蜡烛或者木炭在密闭的集气瓶中燃烧,氧气浓度会不断变小,会有一氧化碳气体生成.常温下一氧化碳难溶于水,且不与澄清石灰水反应.根据以上信息回答下列问题:
(1)白磷和红磷相比,使用白磷能使结果更准确,其原因是白磷消耗氧气更彻底.
(2)请写出木炭燃烧的符号表达式C+O
2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO
2;有同学提议选用木炭替代红磷做实验,在集气瓶底部预先放少量澄清石灰水吸收生成的二氧化碳气体,小华觉得不可行,其主要原因是木炭在氧气浓度较低时,会生成CO气体,且CO气体难溶于水,不与澄清石灰水反应.
【实验改进】小邹同学改进了教材中的实验,设计出了如图2所示的实验装置.实验步骤如下:
①如图2所示,连接仪器,检查装置的气密性,发现装置的气密性良好.
②在集气瓶里装进适量a体积的水,燃烧匙里放一块白磷(白磷燃烧所需要的最低温度是40℃),并在酒精灯上把玻璃棒下端加热,按图示装置把集气瓶中的空气密封起来,把长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中.(注:集气瓶内的长导管已伸到了瓶底).
③用力把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触,观察到白磷立即着火燃烧,产生大量白烟,同时放出大量的热.
④待白磷燃烧熄灭后,稍加振荡,白烟消失.
⑤待集气瓶完全冷却至室温,量出集气瓶中水的体积是b,整个集气瓶的体积是c.
⑥根据a、b、c三个数据,计算出空气中氧气的体积分数.根据以上信息,回答下列问题;
(1)在白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中,集气瓶内水面的变化情况是先下降后上升.
(2)若实验非常成功,当c为500mL,a=100mL,则b=180mL.
(3)组内成员小张对“实验前集气瓶里要装进适量a体积的水”非常不理解.咨询了组长小明之后,他终于明白“a体积的水”的作用,其一是为了加快步骤⑤中集气瓶的冷却速度;其二则主要是防止白磷燃烧时集气瓶中气体受热膨胀逸出,影响实验结果.
(4)在上述实验中,下列操作的实施和实验现象的出现,会导致实验最后产生的实际值大于理论值的是D(填字母).
A.用蜡烛代替白磷
B.用红磷代替白磷(红磷燃烧所需要的最低温度在240℃左右)
C.集气瓶没有冷却到室温
D.实验前集气瓶里没有装a体积的水
(5)已知化学反应前后元素种类和质量都不发生改变,若该实验中消耗的氧气质量为0.12克,则理论上生成的五氧化二磷的质量为0.21g(计算结果保留两位小数).