Question

某校化学研究性学习小组在学习了“空气中氧气含量测定”的基础上，设计出了如图所示的实验装置。实验步骤如下：（每小格1分，共4分）

①如图所示，连接仪器，发现装置的气密性良好。

②在集气瓶里装a 体积的水，燃烧匙里放一块白磷并在酒精灯上把玻璃棒下端加热，把长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中。

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。

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。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    。

（2）若实验非常成功，请写出a．b．c三个数据应满足的一个等式关系式：   。

（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⑤步骤中集气瓶的冷却速度；其二则主要是                           。

（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

A．装置气密性不好

B．实验前集气瓶里没有装a体积的水

C．集气瓶没有冷却到室温

D．用红磷代替白磷（红磷的着火点在240℃左右）

Answer

（1）先往下再往上 （2）（b-a）=1／5 (c-a)

（3）使白磷燃烧时集气瓶内气压不会过度增大，不至于使集气瓶中气体受热膨胀而逸出；

【解析】

试题分析：（1）白磷燃烧时会放出大量的热，集气瓶内空气受热体积膨胀，气压增大，使集气瓶内的水沿玻璃管流入烧杯内；燃烧停止后，温度下降，瓶内气压减小，烧杯中的水就会沿着玻璃管再流入集气瓶内；

（2）由于氧气约占空气总体积的1／5，实验前空气的体积是(c-a)，实验后水面上升的体积即为氧气的体积，即（b-a）=1／5 (c-a)；

（3）集气瓶内预先装入适量的水，使白磷燃烧时集气瓶内气压不会过度增大，不至于使集气瓶中气体受热膨胀而逸出；

（4）“装置气密性不好”与“集气瓶没有冷却到室温”都会导致进入集气瓶内水的体积减少，从而导致实验最后产生的实际值小于理论值；用红磷代替白磷后生成物仍然是只有五氧化二磷生成，所以不影响实验结果；如果实验前集气瓶里没有装a体积的水，会使集气瓶中气体受热膨胀而逸出，从而导致瓶内气压减小幅度过大，使进入水的体积变大，所以实验最后产生的实际值大于理论值。

考点：测定空气成分实验