Question

“空气中氧气体积分数的测定”再研究。

（回顾史实）

1774年，某科学家通过用金属汞在空气中加热生成氧化汞等实验第一次明确得出空气是由氧气和氮气组成的结论。

（1）上文中这位科学家是_____。

A 诺贝尔

B 居里大人

C 门捷列夫

D 拉瓦锡

（2）以下微观示意图表示金属汞蒸气与氧气反应的过程，请在反应前方框内画出正确图示_____：

（重温教材）

实验室常用燃烧红磷的方法测定空气中氧气的含量（装置如图），该装置气密性检查的方法（操作·现象·结论）是_____。用化学符号写出反应式_____。理论上实验成功时的现象是_____。实际用该方法测出的氧气含量常常远低于理论值。

（提出问题）

用燃烧红磷的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？

（进行实验）

查阅资料后，学习小组进行如下实验：

（1）将数显设备（电脑等）、三种传感器（压强、温度、O₂浓度）、测量装置进行连接。

（2）检查装置的气密性良好。

（3）打开瓶口橡皮塞，加水并调节使蒸馏水瓶和烧杯内液面相平，夹紧止水夹，打开并调试好传感器和数显设备，用酒精灯将足量红磷点燃，立即将燃烧匙伸入瓶中并塞紧橡皮塞。

（4）燃烧结束后，装置冷却到室温，打开止水夹，待瓶内液面不再上升后再向烧杯中加入一定量的水，使烧杯和瓶内液面相平。在数显设备上得到的曲线图（纵坐标为O₂浓度：横坐标为时间，单位为秒；压强和温度曲线仅表示该段时间内对应的变化情况）如下图所示。

（数据分析）

（1）时间约为_____秒时红磷开始在集气瓶中燃烧。

（2）压强曲线BD段降低的原因是_____。

（4）操作_____，引起了压强曲线DE段变化。

（得出结论）

根据以上探究，用燃烧红磷的方法不能准确测定空气中氧气的体积含量是因为_____。

（反思与交流）

若要更精确地测量空气中氧气体积含量，你对实验的改进建议是：_____。

Answer

D 打开止水夹，用手握住集气瓶外壁，若导管口出现气泡，则说明装置的气密性良好 冷却至室温后，打开止水夹，烧杯中的水进入集气瓶，进入的水的体积约为集气瓶中空气体积的五分之一 100 红磷燃烧消耗了氧气，瓶内气体的量减少，反应完成后容器内的温度在逐渐降低 打开止水夹 红磷燃烧不能将装置中空气中的氧气耗尽 将红磷换成能够将空气中的氧气耗尽的物质来做实验，同时注意该物质不与空气中除氧气之外的其他物质反应，且与氧气反应的生成物无气体物质

【解析】

“空气中氧气体积分数的测定”再研究。

回顾史实：

（1）1774年，科学家拉瓦锡通过用金属汞在空气中加热生成氧化汞等实验第一次明确得出空气是由氧气和氮气组成的结论。故选D。

（2）根据金属汞蒸气与氧气反应的过程的微观示意图，反应前方框内的微观图示为 。

重温教材：

实验室常用燃烧红磷的方法测定空气中氧气的含量，结合题中装置图，该装置气密性检查的方法是打开止水夹，用手握住集气瓶外壁，若导管口出现气泡，则说明装置的气密性良好。该反应的化学符号反应式为。理论上实验成功时的现象是冷却至室温后，打开止水夹，烧杯中的水进入集气瓶，进入的水的体积约为集气瓶中空气体积的五分之一。实际用该方法测出的氧气含量常常远低于理论值。

提出问题：用燃烧红磷的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？

进行实验并记录数据。

数据

（1）根据图示可知，时间约为100秒时红磷开始在集气瓶中燃烧。

（2）压强曲线BD段降低的原因是红磷燃烧消耗了氧气，瓶内气体的量减少，反应完成后容器内的温度在逐渐降低。

（3）操作打开止水夹，水进入到集气瓶中，剩余气体体积减小，气压增大，引起了压强曲线DE段变化。

得出结论：

根据以上探究，用燃烧红磷的方法不能准确测定空气中氧气的体积含量是因为红磷燃烧不能将装置中空气中的氧气耗尽。

反思与交流：

若要更精确地测量空气中氧气体积含量，对实验的改进建议是将红磷换成能够将空气中的氧气耗尽的物质来做实验，同时注意该物质不与空气中除氧气之外的其他物质反应，且与氧气反应的生成物无气体物质。