Question

下面幾位同學(xué)是測量空氣中氧氣體積含量的四個實驗，請你參與他們的實驗探究：
[實驗一]小強采用A圖所示的裝置進行實驗：在由兩個注射器組成的密閉系統(tǒng)中留有25mL空氣，給裝有細銅絲的玻璃管加熱，同時緩慢推拉兩個注射器活塞，至玻璃管內(nèi)的銅絲在較長時間內(nèi)無進一步變化時停止加熱，待冷卻至室溫，將氣體全部推至一個注射器內(nèi)，觀察密閉系統(tǒng)內(nèi)空氣體積變化．
（1）在實驗加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器活塞的目的是

使空氣中的氧氣充分反應(yīng)

．
（2）該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)表達式

Cu+O₂

加熱

CuO

，銅絲表面的變化是

紅色變黑色

．
（3）小強測得實驗結(jié)果如下：

反應(yīng)前注射器內(nèi)氣體總體積	反應(yīng)后注射器內(nèi)氣體總體積
25mL	22mL

由此數(shù)據(jù)可以推算出他測定的空氣中氧氣的體積分數(shù)

＜

2l%（填“＞”、“=”、“＜”）．造成該實驗出現(xiàn)誤差的原因可能是

③

．（填序號，）
①沒有交替緩緩?fù)苿觾蓚�注射器活塞；
②讀數(shù)時沒有冷卻至室溫；
③加入銅絲量太少；                                          
[實驗二]：小紅采用B圖所示的裝置進行實驗：實驗過程如下：
第一步：將集氣瓶容積劃分為五等份，并做好標記．
第二步：用放大鏡點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷．
第三步：待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，發(fā)現(xiàn)水被吸入集氣瓶中，進入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總?cè)莘e的1/5．
請回答下列問題：
（1）集氣瓶中剩余的氣體主要是

氮氣

，根據(jù)實驗推斷它的性質(zhì)有

難溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒

．
（2）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積小于總?cè)莘e的

1

5

，其原因可能是

裝置漏氣、紅磷的量不足

，若進入集氣瓶中水的體積大于總?cè)莘e的

1

5

，其原因可能是

裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來，就會導(dǎo)致進入集氣瓶中水體積大于五分之一

．
（3）紅磷燃燒的現(xiàn)象是

發(fā)出黃光，放出熱量，冒出大量的白煙

，化學(xué)反應(yīng)表達式為

P+O₂

點燃

P₂O₅

．
[實驗三]小華同學(xué)打算采用C圖所示的裝置進行實驗：設(shè)計如下方案：選用實際容積為25mL的試管作為反應(yīng)容器，將過量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管，通過導(dǎo)管與注射器（注射器的容積為40ml，且潤滑性很好）相連，注射器的前沿停在20ml刻度處．（假設(shè)此實驗?zāi)軌虬凑招∪A的設(shè)想正常進行，白磷所占體積與導(dǎo)管內(nèi)的氣體體積忽略不計，且兩個容器間的導(dǎo)管足夠粗，保持空氣正常流動．）請回答下列問題：
（1）實驗前，打開彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明

氣密性良好

；
（2）若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束，試管冷卻后，再松開彈簧夾．可觀察到的現(xiàn)象為：

注射器活塞在11mL刻度處

；
（3）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束，試管冷卻．在實驗的過程中觀察到的現(xiàn)象為

有大量的白煙冒出

，

注射器活塞先向右移動

，

試管冷卻后，注射器活塞最后向左移動

．
（4）若按小華的設(shè)想進行實驗，實際可能遇到諸多問題而發(fā)生危險，造成實驗失�。�例如：

試管受熱不均勻而炸裂等

．
[實驗四]小明用圖D裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗，燃燒、冷卻后打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶體積的70%．

（1）如圖A儀器的名稱是

燒杯

，
鎂帶燃燒的反應(yīng)表達式為

Mg+O₂

點燃

MgO

、冷卻后打開止水夾，水能進入集氣瓶的原因是

鎂與氧氣反應(yīng)，集氣瓶內(nèi)壓強減少，內(nèi)外產(chǎn)生壓強差

．
（2）如果鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，則進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的

21

%．現(xiàn)進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據(jù)空氣的組成可推出減少的氣體中有

氮氣

．

Answer 1

分析：本題用銅絲、白磷或紅磷測定空氣中氧氣的含量，本探究實驗一般要注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②所用藥品銅絲、白磷或紅磷的量，必須是足量；③讀數(shù)時一定要冷卻到原溫度；④生成物的狀態(tài)一般要求是固態(tài)等．如果控制不好條件，進入集氣瓶中水體積會小于五分之一．如果裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來，就會導(dǎo)致進入集氣瓶中水體積大于五分之一．符號表達式的書寫要正確，本實驗也體現(xiàn)了氮氣難溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒的性質(zhì)．

解答：解：實驗一：交替緩慢推動兩個注射器活塞的目的是：使空氣中的氧氣充分反應(yīng)；銅和氧氣在加熱的條件下生成氧化銅；現(xiàn)象是紅色變黑色；小強測得實驗結(jié)果：25mL-22mL=3mL，由此數(shù)據(jù)可以推算出他測定的空氣中氧氣的體積分數(shù)小于21%；造成該實驗出現(xiàn)誤差的原因可能是：加入銅絲量太少．故答案為：（1）使空氣中的氧氣充分反應(yīng)；（2）Cu+O₂

加熱

CuO；紅色變黑色；（3）＜；③；
實驗二：本實驗也體現(xiàn)了氮氣難溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒的性質(zhì)；進入集氣瓶中水的體積小于五分之一，有可能有以下幾點：裝置漏氣、紅磷的量不足、沒有冷卻就讀數(shù)；如果進入集氣瓶中水的體積大于五分之一，就說明操作太慢，致使裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來．磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，燃燒的現(xiàn)象是：發(fā)出黃光，放出熱量，冒出大量的白煙．故答案為：（1）氮氣；難溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒；（2）裝置漏氣、紅磷的量不足；裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來，就會導(dǎo)致進入集氣瓶中水體積大于五分之一；（3）發(fā)出黃光，放出熱量，冒出大量的白煙；P+O₂

點燃

P₂O₅
實驗三：將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明裝置嚴密；若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束，試管冷卻后，再松開彈簧夾．可觀察到的現(xiàn)象為：注射器活塞在11mL刻度處；若不使用彈簧夾，在實驗的過程中觀察到的現(xiàn)象為：有大量的白煙冒出；注射器活塞先向右移動；試管冷卻后，注射器活塞最后向左移動．試管受熱不均勻而炸裂等，會造成實驗失�。�故答案為：（1）氣密性良好；（2）注射器活塞在11mL刻度處；（3）有大量的白煙冒出；注射器活塞先向右移動；試管冷卻后，注射器活塞最后向左移動；（4）試管受熱不均勻而炸裂等；
實驗四：燒杯可以盛放較多量的液體藥品：鎂和氧氣在點燃的條件下生成氧化鎂；冷卻后打開止水夾，水能進入集氣瓶的原因是：鎂與氧氣反應(yīng)，集氣瓶內(nèi)壓強減少，內(nèi)外產(chǎn)生壓強差；如果鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，則進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的21%；現(xiàn)進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據(jù)空氣的組成可推出減少的氣體中有氮氣；故答案為：（1）燒杯；Mg+O₂

點燃

MgO；鎂與氧氣反應(yīng)，集氣瓶內(nèi)壓強減少，內(nèi)外產(chǎn)生壓強差；（2）21；氮氣；

點評：本考點是測定氧氣在空氣中的體積分數(shù)，屬于實驗方法和過程的探究．這類探究實驗中要注意以下幾點：①裝置的嚴密性②所用藥品的量③生成物的狀態(tài)④讀數(shù)時要冷卻到原溫度等．要具體問題具體分析，根據(jù)設(shè)計的步驟中不同的現(xiàn)象去思考，從而得出正確的結(jié)論．本考點經(jīng)常出現(xiàn)在選擇題、填空題和實驗題中．