Question

【題目】空氣中氧氣含量測(cè)定的再認(rèn)識(shí)。

【經(jīng)典賞析】教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分(裝置如圖1)，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和______(填物質(zhì)名稱)，其中氧氣約占空氣總體積的1/5.

【實(shí)驗(yàn)回顧】

(1)實(shí)驗(yàn)室常用紅磷燃燒的方法測(cè)定空氣中氧氣的含量(裝置如圖2)，興趣小組用該方法測(cè)出的氧氣含量常常遠(yuǎn)低于1/5。其原因可能是：裝置漏氣；紅磷量不足，裝置內(nèi)氧氣有剩余；

____________ ；…

(2)由于紅磷在空氣中點(diǎn)燃后才放入集氣瓶?jī)?nèi)，實(shí)驗(yàn)缺陷：①測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確；

② ___________。

【提出問題】能否設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)裝置以解決上述缺陷？

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】

改進(jìn)一：興趣小組同學(xué)，設(shè)計(jì)了如圖3所示裝置：用一個(gè)100mL量筒倒扣在水中，使量筒內(nèi)外液面均位于40mL處，量筒內(nèi)浮著一個(gè)貼有銀片的小木塊，銀片上放有足量白磷，將整套裝置置于墊有

___________(填儀器名稱)的鐵架臺(tái)的鐵圈上加熱。一會(huì)兒，白磷發(fā)生燃燒，量筒內(nèi)液面上升，向燒杯內(nèi)加水直至量筒內(nèi)外液面相平，讀出此時(shí)液面對(duì)應(yīng)刻度。

(3)放白磷的平板用銀做的原因是：銀的___________(填物理性質(zhì))性好，易將白磷溫度升高，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

(4)最終，液面大約位于量筒刻度___________mL處；白磷燃燒的文字表達(dá)式為

____________。

改進(jìn)二：興趣小組同學(xué)又進(jìn)行了大膽改進(jìn)，設(shè)計(jì)圖4(選用容積為40mL的的試管作反應(yīng)容器，注射器活塞初始位置為20mL處，注射器空間為20mL，活塞與內(nèi)壁摩擦力及連接管空間容積忽略不計(jì))實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行，收到了良好的效果。

(5)興趣小組同學(xué)裝配好儀器并確認(rèn)氣密性良好后，將彈簧夾松開，直接給足量的紅磷加熱使其燃燒，反應(yīng)完全并冷卻后，注射器活塞最終將停留在約為______mL(填整數(shù))刻度處。

Answer 1

【答案】 氮?dú)?/span> 沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾 污染空氣 石棉網(wǎng) 導(dǎo)熱性 32 磷+氧氣五氧化二磷 8

【解析】【經(jīng)典賞析】通過(guò)該實(shí)驗(yàn)拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和氮?dú)饨M成的，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。

【實(shí)驗(yàn)回顧】

(1)測(cè)出的氧氣含量常常遠(yuǎn)低于1/5。其原因有很多，如裝置漏氣；紅磷量不足，裝置內(nèi)氧氣有剩余；沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾。

(2)由于紅磷在空氣中點(diǎn)燃后才放入集氣瓶?jī)?nèi)，實(shí)驗(yàn)缺陷：①是測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確；②是紅磷燃燒的產(chǎn)物五氧化二磷有毒，會(huì)污染空氣。

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】

改進(jìn)一：整套裝置需要墊石棉網(wǎng)加熱，這是為了防止加熱不均勻，而造成儀器炸裂。 (3)放白磷的平板用銀做是利用銀的導(dǎo)熱性好，易將白磷溫度升高，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

(4)因原空氣體積為40mL，其中氧氣的體積約為8mL，因此最終液面大約位于量筒刻度32mL處。

(5) 由于試管的容積是40mL,燃燒約消耗五分之一的氧氣,即消耗約8mL,因此打開彈簧夾后,針管的活塞會(huì)在外界大氣壓的作用下慢慢從右往左移動(dòng)約8mL,20mL-8mL=12mL，即活塞要移動(dòng)到處12mL。