Question

某化学兴趣小组对教材中“测定空气中氧气含量”的实验（见图Ⅰ）进行了大胆改进，设计了图Ⅱ（选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果，请你对比分析两个实验，回答下列有关问题：

（1）实验过程中，观察到红磷燃烧的现象是

发出黄光、放出热量、冒出大量的白烟

；该反应的文字表达式是

磷+氧气

点燃

五氧化二磷

；上述实验和拉瓦锡研究空气成分实验（将汞与空气封闭在一起加热，生成氧化汞）的化学反应都属于

化合

反应（填基本反应类型）．
（2）图Ⅰ实验不仅可以说明氧气占空气的体积分数，还可以说明氮气具有的化学性质有

不燃烧也不支持燃烧或不与红磷反应

（只需写一点）．
（3）用图Ⅰ实验装置测定的结果是：集气瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的

1

5

，你认为导致这一结果的原因是

在将燃着的红磷伸入装置时动作缓慢，致使装置内的部分空气逸散出来

．（只需写一点）
（4）某学生用木炭代替图Ⅰ中的红磷，当木炭停止燃烧，集气瓶冷却到室温．打开弹簧夹后，发现水不能进入集气瓶，原因是

木炭燃烧生成二氧化碳气体，占了氧气的空间

，若仍用木炭代替红磷，对该生的实验方案应作何改进，才能保证实验成功？（只需答出实验方案中须改进的地方）

在集气瓶中放一些氢氧化钠溶液

．
（5）图Ⅱ是该兴趣小组的测定空气中氧气含量的改进装置，其实验的操作步骤如下：
①点燃酒精灯；
②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹；
③将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹夹紧橡皮管；
④读取注射器活塞的数据．
你认为正确的实验操作顺序是

③①②④

（填序号）；图Ⅱ实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约

1

mL处才停止；对照图Ⅱ实验，你认为图Ⅰ实验有何不足之处（回答一点即可）

图Ⅰ不如图Ⅱ严密

．
（6）经过研究讨论后该兴趣小组又设计了如图Ⅲ的测定空气中氧气含量的改进装置．
主要操作是：在实际容积为150mL的集气瓶里，先装进50mL的水，再按图连好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃．（已知白磷在空气中燃烧生成五氧化二磷）
①白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是

先下降后上升

；若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为

70

mL．
②集气瓶里预先装进的50mL水，在实验过程中起到哪些作用？

abc

（填写序号）
a．加快集气瓶冷却  b．液封导气管末端以防气体逸出  c．缓冲集气瓶内气压的骤然升高．

Answer 1

分析：本题是测定氧气在空气中的体积分数的实验探究，要把空气中的氧气消耗掉．
在本实验中用的是红磷，红磷在空气中燃烧的现象：发黄光、放出热量、冒出大量的白烟．
本实验还可以说明氮气具有的化学性质有：不燃烧也不支持燃烧或不与红磷反应；
如果装置内的部分空气逸散出来，就会导致进入集气瓶中水体积大于五分之一．
某学生用木炭代替图Ⅰ中的红磷，当木炭停止燃烧，集气瓶冷却到室温，打开弹簧夹后，发现水不能进入集气瓶，原因是：木炭燃烧生成二氧化碳气体，占了氧气的空间；若仍用木炭代替红磷，对该生的实验方案应做的改进是：在集气瓶中放一些氢氧化钠溶液；
图Ⅱ是该兴趣小组的测定空气中氧气含量的改进装置，其实验的操作步骤是：将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹夹紧橡皮管；点燃酒精灯；撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹；读取注射器活塞的数据．
图Ⅱ实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约1mL处才停止；对照图Ⅱ实验，图Ⅰ不如图Ⅱ严密；图Ⅲ的测定空气中氧气含量中，白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是：先下降后上升，先下降是因为开始时，气体受热膨胀，冷却后再上升；
若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为70mL，集气瓶里预先装进的50mL水，在实验过程中起到的作用是：加快集气瓶冷却；液封导气管末端以防气体逸出；缓冲集气瓶内气压的骤然升高．

解答：解：（1）在本实验中用的是红磷，红磷在空气中燃烧的现象：发黄光、放出热量、冒出大量的白烟；磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，属于化合反应；
故答案为：发出黄光、放出热量、冒出大量的白烟；磷+氧气

点燃

五氧化二磷；化合；
（2）本实验还可以说明氮气具有的化学性质有：不燃烧也不支持燃烧或不与红磷反应；
故答案为：不燃烧也不支持燃烧或不与红磷反应
（3）如果进入集气瓶中水的体积大于五分之一，就说明操作太慢，致使装置内的部分空气逸散出来．故答案为：在将燃着的红磷伸入装置时动作缓慢，致使装置内的部分空气逸散出来
（4）某学生用木炭代替图Ⅰ中的红磷，当木炭停止燃烧，集气瓶冷却到室温，打开弹簧夹后，发现水不能进入集气瓶，原因是：木炭燃烧生成二氧化碳气体，占了氧气的空间；若仍用木炭代替红磷，对该生的实验方案应做的改进是：在集气瓶中放一些氢氧化钠溶液；
故答案为：木炭燃烧生成二氧化碳气体，占了氧气的空间；在集气瓶中放一些氢氧化钠溶液；
（5）图Ⅱ是该兴趣小组的测定空气中氧气含量的改进装置，其实验的操作步骤是：将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹夹紧橡皮管；点燃酒精灯；撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹；读取注射器活塞的数据；图Ⅱ实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约1mL处才停止；对照图Ⅱ实验，图Ⅰ不如图Ⅱ严密；
故答案为：③①②④；1；图Ⅰ不如图Ⅱ严密；
（6）图Ⅲ的测定空气中氧气含量中，白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是：先下降后上升，先下降是因为开始时，气体受热膨胀，冷却后再上升；若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为70mL，集气瓶里预先装进的50mL水，在实验过程中起到的作用是：加快集气瓶冷却；液封导气管末端以防气体逸出；缓冲集气瓶内气压的骤然升高；
故答案为：先下降后上升；70；abc．

点评：本考点是测定氧气在空气中的体积分数，属于实验方法和过程的探究．这类探究实验中要注意以下几点：①装置的严密性②所用药品的量③生成物的状态④读数时要冷却到原温度等．要具体问题具体分析，根据设计的步骤中不同的现象去思考，从而得出正确的结论．本考点经常出现在选择题、填空题和实验题中．