Question

19．
（1）小軍設(shè)計(jì)了如圖A所示裝置測定空氣中氧氣的含量．實(shí)驗(yàn)時(shí)，取下橡皮塞，點(diǎn)燃紅磷后迅速伸入集氣瓶中并塞緊橡皮塞，這時(shí)看到的現(xiàn)象是紅磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙，該反應(yīng)的文字表達(dá)式為磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷．
（2）小飛認(rèn)為，紅磷燃燒會(huì)生成有毒的煙，應(yīng)將紅磷換成木炭完成實(shí)驗(yàn)，小倩認(rèn)為不妥，理由是木炭燃燒生成氣體，瓶內(nèi)壓強(qiáng)幾乎不變；小飛認(rèn)為可以將紅磷換成木炭，只要將實(shí)驗(yàn)稍微改進(jìn)，小飛的改進(jìn)措施是將水換成澄清石灰水．
（3）小倩設(shè)計(jì)了如圖B所示的改進(jìn)裝置，其優(yōu)點(diǎn)是防止點(diǎn)燃紅磷后，蓋塞子太慢，使裝置內(nèi)空氣逃逸或五氧化二磷不會(huì)逸散在空氣中，更環(huán)保（只寫一點(diǎn)）．從理論上分析，實(shí)驗(yàn)開始后玻璃管內(nèi)的液面變化情況是先下降再上升，玻璃管內(nèi)液面最終將停在1處（填“1”、“2”、“3”、“4”），但實(shí)測結(jié)果液面往往偏低，其原因可能是裝置漏氣（只寫一條）．
（4）受空氣中氧氣含量測定實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，某校課外活動(dòng)小組，欲測定一待旅游開發(fā)的巖洞內(nèi)空氣中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
①取樣．他們準(zhǔn)備從巖洞的底部取樣，請(qǐng)你設(shè)計(jì)用集氣瓶從洞中取回一瓶空氣樣品的方法：在洞外將集氣瓶裝滿水，蓋上玻璃片，到洞內(nèi)，將水倒掉，蓋上玻璃片，將氣樣帶出．
②測定．用150mL的注射器從集氣瓶中抽取100mL氣樣，按如圖C所示的裝置推動(dòng)活塞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，量筒內(nèi)水的體積為99mL，此數(shù)據(jù)是C的體積數(shù)（用序號(hào)填寫）
A．二氧化碳    B．氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w      C．空氣中除二氧化碳外的所有氣體
裝置乙中多孔球泡的作用是增大氣體與溶液的接觸面積，使反應(yīng)充分進(jìn)行．
③計(jì)算：洞底空氣中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為1%．
④為營造更好的旅游環(huán)境，讓巖洞向游客開發(fā)，你認(rèn)為應(yīng)采取哪些措施來降低該巖洞內(nèi)二氧化碳的含量：用通風(fēng)設(shè)備鼓入洞外空氣．

Answer 1

分析 （1）紅磷燃燒生成五氧化二磷；
（2）木炭燃燒生成二氧化碳；
（3）改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)避免了（1）中出現(xiàn)的問題，操作簡單，也不會(huì)出現(xiàn)紅磷在瓶外燃燒的過程．若出現(xiàn)液面偏低，應(yīng)是紅磷不足或是反應(yīng)后溫度過高，氣體受熱膨脹；
（4）氣體的取樣不同于教材中氣體收集的一般方法，結(jié)合題目提示，該實(shí)驗(yàn)用廣口瓶取樣，必須先保證廣口瓶中沒有空氣，即要先裝滿水，進(jìn)入之后倒掉水，要擦干瓶內(nèi)，防止二氧化碳溶于水，才能收集氣體．氫氧化鈉溶液是堿溶液，作用是吸收空氣樣品中的CO₂氣體，從裝置甲導(dǎo)出的氣體進(jìn)入裝置乙之后，會(huì)導(dǎo)致裝置內(nèi)氣壓增大，裝置乙中的水會(huì)沿著導(dǎo)管進(jìn)入裝置丙；由于進(jìn)入裝置乙中剩余氣體的體積約等于進(jìn)入裝置丙中水的體積，因此裝置丙可用來粗略地測量實(shí)驗(yàn)中除二氧化碳以外的剩余氣體的體積；剩余氣體的體積比空氣樣品少1mL，說明裝置甲吸收了1mL的CO₂，可計(jì)算出洞底空氣中CO₂的體積分?jǐn)?shù)；多孔球泡便于增大氣體和溶液的接觸面積，使反應(yīng)充分進(jìn)行．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，取下橡膠塞，點(diǎn)燃紅磷后迅速伸入集氣瓶中并旋緊橡膠塞，這時(shí)看到的現(xiàn)象是：紅磷劇烈地燃燒，產(chǎn)生白煙；該反應(yīng)的文字表達(dá)式為：磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；故填：紅磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙；磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；
（2）若將紅磷換成木炭，因?yàn)槟咎咳紵�生成二氧化碳，二氧化碳占�?jù)了空氣中氧氣的空間，不能正確測定氧氣的含量．二氧化碳能與堿反應(yīng)，所以可將水換成石灰水；故填：木炭燃燒生成氣體，瓶內(nèi)壓強(qiáng)幾乎不變；將水換成澄清石灰水；
（3）改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)可通過銅絲傳導(dǎo)熱量，使玻璃管中的銅絲和紅磷反應(yīng)，操作比（1）簡單；氧氣占空氣體積的五分之一，裝置內(nèi)氣體受熱膨脹，首先液面下降，反應(yīng)結(jié)束后溫度降低，氣體壓強(qiáng)減小，液面上升，所以從理論上液面會(huì)上升到刻度1處；若液面偏低，可能是紅磷太少或是由于反應(yīng)放熱，導(dǎo)致溫度過高，氣體膨脹．
故填：防止點(diǎn)燃紅磷后，蓋塞子太慢，使裝置內(nèi)空氣逃逸或五氧化二磷不會(huì)逸散在空氣中，更環(huán)保（合理即可）；先下降再上升；1；裝置漏氣（合理即可）；
（4）①為了防止把洞外的氣體帶到洞中，必須先將廣口瓶裝滿水，蓋上玻璃片后帶進(jìn)洞中，將水倒掉，因?yàn)槎�氧化碳能溶于水，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，必須要將廣口瓶內(nèi)殘留的水分擦干，然后再蓋上玻璃片；故填：在洞外將集氣瓶裝滿水，蓋上玻璃片，到洞內(nèi)，將水倒掉，蓋上玻璃片，將氣樣帶出；
②氫氧化鈉溶液是為了吸收氣體中的CO₂，剩下的氣體進(jìn)入裝置乙中，排水法收集，排開的水進(jìn)入量筒內(nèi)，所以量筒內(nèi)的水相當(dāng)于是空氣中除CO₂外的所有氣體體積；
多孔球泡通常用于氣體和液體的反應(yīng)，便于增大氣體和溶液的接觸面積，使反應(yīng)充分進(jìn)行；
故填：C；增大氣體與溶液的接觸面積，使反應(yīng)充分進(jìn)行；
③洞底空氣中CO₂的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{100mL-99mL}{100mL}$×100%=1%；故填：1%；
④為了降低洞內(nèi)二氧化碳的含量，我們可以通過改善洞內(nèi)外空氣流通，來達(dá)到目的．例如可以用通風(fēng)管鼓入洞外的空氣．故填：用通風(fēng)設(shè)備鼓入洞外空氣（合理即可）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查點(diǎn)很簡單，就是對(duì)教材紅磷和氧氣的反應(yīng)來設(shè)置的，但本題更多的注重了實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)之處，能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)行為習(xí)慣．