在老师的指导下,化学兴趣小组的同学进行了 “ 空气中氧气体积含量测定 ” 的探究实验。
( 1 )教材知识回顾:实验室常用燃烧红磷的方法测定空气中氧气的体积含量,反应的化学方程式是 ___________ 。
( 2 )实验探究步骤:
① 将仪器按如右图装置连接好,检查 ___________ 。
② 如图所示加入药品,将装置连接固定。
③ 打开止水夹 a 和 b ,向 A 中缓慢鼓入一定量空气, A 中水进入到 B 中,露出白磷后,关闭止水夹 a 和 b ,测得 B 中水的体积为 200mL 。
④ 用凸透镜聚光引燃白磷,白磷燃烧,产生大量的白烟,反应结束后,燃烧匙中的白磷未能全部燃烧。
⑤ 待白磷熄灭并冷却到室温, ___________ (填一操作), B 中水倒吸进入到 A 中,测得量筒中水的体积变为 159mL 。
⑥ 计算小组同学所测空气中氧气的体积分数 ___________ 。
( 3 )与教材实验相比,本实验的优点有 ___________ 。
( 4 )思维拓展:
为了帮助同学们更好地理解空气中氧气含量测定的实验原理,老师利用传感器技术定时测定了实验装置(如图 1 )内的温度、氧气浓度和压强的变化趋势如图 2 所示。
① 图 2 中曲线 Y 表示 ___________ ,曲线 Z 表示 ___________ 。
② 曲线 X 中 AB 段变化的原因是 __________________________ 。
装置气密性 打开止水夹 b 20.5% 减小误差和减少污染 ( 合理答案均可 ) 温度变化 氧气浓度变化 温度升高所增加的气压大于氧气消耗所减小的气压(合理答案即可)
【分析】
本题考查红磷燃烧实验。
【详解】
( 1 )红磷和氧气反应,生成五氧化二磷,方程式为: ;
( 2 ) ① 在实验开始前,检查装置的气密性; ⑤ 白磷燃烧放热,所以需要冷却至室温,再打开止水夹 b ; ⑥ 进入集气瓶内水的体积为 200mL-159mL=41mL ,即是空气中氧气的含量,总体积为 200mL ,所以氧气的体积分数为: ;
( 3 )白磷燃烧在集气瓶内就可以发生,避免了和外界空气交换,使误差减小,同时减少了污染;
( 4 ) ① 由传感器可知, Y 出现上升然后下降的趋势,结合白磷燃烧放热,所以是温度; Z 随着反应的进行在减小,所以 Z 是氧气浓度; X 曲线出现了再次的升高,是水进入瓶内引起的压强增大,所以 X 是压强的变化曲线; ② AB 段说明温度升高所增加的气压大于氧气消耗所减小的气压。
【点睛】
结合红磷燃烧的实验作答即可。
用排水法收集气体 | 在两个集气瓶中装满水,用玻璃片盖住瓶口,倒放入水中。将塑料管小心插入集气瓶内,吹气 | 集气瓶中的水逐渐排出,收集满呼出的气体 | 呼出的气体几乎没有溶于水 |
在水中收集满气体后,用玻璃片盖住瓶口,从水中取出正放于桌面上 | 气体无色 | 无色的气体,密度比空气的大 | |
探究呼出气体的性质 | 向一个盛空气的集气瓶和一个盛呼出气体的集气瓶中,各滴入几滴澄清的石灰水,振荡 | 盛空气的集气瓶内澄清石灰水没有变浑浊;盛呼出气体的集气瓶内澄清的石灰水变浑浊 | 呼出的气体中二氧化碳的含量>空气中二氧化碳的含量 |
将燃着的木条分别插入另一个盛有呼出气体的集气瓶中和盛有空气的集气瓶中 | 盛有空气的集气瓶中的木条继续燃烧,无明显变化;盛呼出气体的集气瓶中燃着的木条逐渐熄灭 | 呼出的气体中氧气的含量<空气中氧气的含量 | |
取一块干燥的玻璃片,对着呼气,并与放在空气中的另一块玻璃片进行比较 | 对着呼气的玻璃片上有一层水雾;放在空气中的玻璃片无明显变化 | 呼出的气体中水蒸气的含量>空气中水蒸气的含量 |
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