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1. 空气中氧气体积分数的测定。
（1）红磷在空气中燃烧，产生大量，该反应的文字表达式为。
（2）用红磷测定空气中氧气的体积分数实验的有关分析：
① 实验中，红磷为什么需要过量？。
② 为什么要将燃烧匙迅速伸入集气瓶内？。
③ 将燃烧匙伸入集气瓶后，为什么要塞紧橡皮塞？。
④ 为什么要等集气瓶冷却到室温后，再打开弹簧夹？。
⑤ 烧杯中的水为什么会进入集气瓶中？。
⑥ 进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的多少？这说明什么？。
⑦ 能否用蜡烛代替红磷进行相同的实验？为什么？。
⑧ 通过该实验，你能推测出集气瓶中剩余的气体具有怎样的物理性质和化学性质？。
（3）分析进入集气瓶中水的体积与理论值相比偏大或偏小的原因。
。
（1）红磷在空气中燃烧，产生大量，该反应的文字表达式为。
（2）用红磷测定空气中氧气的体积分数实验的有关分析：
① 实验中，红磷为什么需要过量？。
② 为什么要将燃烧匙迅速伸入集气瓶内？。
③ 将燃烧匙伸入集气瓶后，为什么要塞紧橡皮塞？。
④ 为什么要等集气瓶冷却到室温后，再打开弹簧夹？。
⑤ 烧杯中的水为什么会进入集气瓶中？。
⑥ 进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的多少？这说明什么？。
⑦ 能否用蜡烛代替红磷进行相同的实验？为什么？。
⑧ 通过该实验，你能推测出集气瓶中剩余的气体具有怎样的物理性质和化学性质？。
（3）分析进入集气瓶中水的体积与理论值相比偏大或偏小的原因。
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答案
解：
（1）白烟；$\ce{红磷 + 氧气\xrightarrow{点燃} 五氧化二磷}$
（2）① 确保集气瓶内的氧气被完全消耗，使实验结果更准确
② 避免集气瓶内的空气受热膨胀从瓶口逸出，导致实验结果出现误差
③ 防止装置漏气，保证装置气密性良好，避免瓶内外气体交换影响实验结果
④ 若未冷却至室温，集气瓶内温度较高、气体压强偏大，进入集气瓶的水的体积会偏小，导致测量结果不准确
⑤ 红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，生成固体五氧化二磷，使集气瓶内压强小于外界大气压，在大气压的作用下烧杯中的水被压入集气瓶
⑥ 约占集气瓶容积的$\frac{1}{5}$，说明空气中氧气的体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$
⑦ 不能，蜡烛燃烧会生成二氧化碳气体，反应后集气瓶内气体压强没有明显减小，无法测定氧气的体积分数
⑧ 物理性质：难溶于水；化学性质：不能燃烧，也不支持燃烧，化学性质不活泼
（3）体积偏小的原因：红磷的量不足，无法将瓶内氧气完全消耗；装置气密性不好，冷却过程中外界空气进入集气瓶；未冷却至室温就打开弹簧夹。
体积偏大的原因：点燃红磷后燃烧匙伸入集气瓶的速度过慢，瓶内部分空气受热逸出；实验前弹簧夹没有夹紧，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出。
（1）白烟；$\ce{红磷 + 氧气\xrightarrow{点燃} 五氧化二磷}$
（2）① 确保集气瓶内的氧气被完全消耗，使实验结果更准确
② 避免集气瓶内的空气受热膨胀从瓶口逸出，导致实验结果出现误差
③ 防止装置漏气，保证装置气密性良好，避免瓶内外气体交换影响实验结果
④ 若未冷却至室温，集气瓶内温度较高、气体压强偏大，进入集气瓶的水的体积会偏小，导致测量结果不准确
⑤ 红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，生成固体五氧化二磷，使集气瓶内压强小于外界大气压，在大气压的作用下烧杯中的水被压入集气瓶
⑥ 约占集气瓶容积的$\frac{1}{5}$，说明空气中氧气的体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$
⑦ 不能，蜡烛燃烧会生成二氧化碳气体，反应后集气瓶内气体压强没有明显减小，无法测定氧气的体积分数
⑧ 物理性质：难溶于水；化学性质：不能燃烧，也不支持燃烧，化学性质不活泼
（3）体积偏小的原因：红磷的量不足，无法将瓶内氧气完全消耗；装置气密性不好，冷却过程中外界空气进入集气瓶；未冷却至室温就打开弹簧夹。
体积偏大的原因：点燃红磷后燃烧匙伸入集气瓶的速度过慢，瓶内部分空气受热逸出；实验前弹簧夹没有夹紧，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出。
解析
【分析】本题围绕空气中氧气体积分数测定实验展开，需从实验现象、反应原理、操作目的、剩余气体性质、实验误差分析等角度逐一解答。解题思路：先回忆红磷燃烧的现象与反应表达式，再分析各操作步骤的原因，理解实验压强差原理，明确剩余气体的性质，最后梳理误差偏大或偏小的原因。
【解析】（1）红磷在空气中燃烧产生大量白烟，反应的文字表达式为$\ce{红磷 + 氧气\xrightarrow{点燃} 五氧化二磷}$；（2）①红磷过量是为了确保集气瓶内的氧气被完全消耗，使实验结果更准确；②迅速伸入集气瓶是避免集气瓶内的空气受热膨胀从瓶口逸出，导致实验结果出现误差；③塞紧橡皮塞是防止装置漏气，保证装置气密性良好，避免瓶内外气体交换影响实验结果；④等集气瓶冷却到室温再打开弹簧夹，是因为若未冷却至室温，集气瓶内温度较高、气体压强偏大，进入集气瓶的水的体积会偏小，导致测量结果不准确；⑤烧杯中的水进入集气瓶，是因为红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，生成固体五氧化二磷，使集气瓶内压强小于外界大气压，在大气压的作用下烧杯中的水被压入集气瓶；⑥进入水的体积约占集气瓶容积的$\frac{1}{5}$，说明空气中氧气的体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$；⑦不能用蜡烛代替红磷，因为蜡烛燃烧会生成二氧化碳气体，反应后集气瓶内气体压强没有明显减小，无法测定氧气的体积分数；⑧剩余气体的物理性质是难溶于水，化学性质是不能燃烧，也不支持燃烧，化学性质不活泼；（3）体积偏小的原因：红磷的量不足，无法将瓶内氧气完全消耗；装置气密性不好，冷却过程中外界空气进入集气瓶；未冷却至室温就打开弹簧夹。体积偏大的原因：点燃红磷后燃烧匙伸入集气瓶的速度过慢，瓶内部分空气受热逸出；实验前弹簧夹没有夹紧，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出。
【答案】（1）白烟；$\ce{红磷 + 氧气\xrightarrow{点燃} 五氧化二磷}$（2）①确保集气瓶内的氧气被完全消耗，使实验结果更准确；②避免集气瓶内的空气受热膨胀从瓶口逸出，导致实验结果出现误差；③防止装置漏气，保证装置气密性良好，避免瓶内外气体交换影响实验结果；④若未冷却至室温，集气瓶内温度较高、气体压强偏大，进入集气瓶的水的体积会偏小，导致测量结果不准确；⑤红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，生成固体五氧化二磷，使集气瓶内压强小于外界大气压，在大气压的作用下烧杯中的水被压入集气瓶；⑥约占集气瓶容积的$\frac{1}{5}$，说明空气中氧气的体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$；⑦不能，蜡烛燃烧会生成二氧化碳气体，反应后集气瓶内气体压强没有明显减小，无法测定氧气的体积分数；⑧物理性质：难溶于水；化学性质：不能燃烧，也不支持燃烧，化学性质不活泼（3）体积偏小的原因：红磷的量不足，无法将瓶内氧气完全消耗；装置气密性不好，冷却过程中外界空气进入集气瓶；未冷却至室温就打开弹簧夹。体积偏大的原因：点燃红磷后燃烧匙伸入集气瓶的速度过慢，瓶内部分空气受热逸出；实验前弹簧夹没有夹紧，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出。
【知识点】空气中氧气体积分数测定、红磷燃烧反应、实验误差分析
【点评】本题为初中化学核心基础实验题，全面考察对空气中氧气体积分数测定实验的掌握，涵盖实验现象、操作目的、反应原理、气体性质及误差分析，是化学学习中的重点考点，需熟练理解各环节的逻辑关系。
【难度系数】0.6
【解析】（1）红磷在空气中燃烧产生大量白烟，反应的文字表达式为$\ce{红磷 + 氧气\xrightarrow{点燃} 五氧化二磷}$；（2）①红磷过量是为了确保集气瓶内的氧气被完全消耗，使实验结果更准确；②迅速伸入集气瓶是避免集气瓶内的空气受热膨胀从瓶口逸出，导致实验结果出现误差；③塞紧橡皮塞是防止装置漏气，保证装置气密性良好，避免瓶内外气体交换影响实验结果；④等集气瓶冷却到室温再打开弹簧夹，是因为若未冷却至室温，集气瓶内温度较高、气体压强偏大，进入集气瓶的水的体积会偏小，导致测量结果不准确；⑤烧杯中的水进入集气瓶，是因为红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，生成固体五氧化二磷，使集气瓶内压强小于外界大气压，在大气压的作用下烧杯中的水被压入集气瓶；⑥进入水的体积约占集气瓶容积的$\frac{1}{5}$，说明空气中氧气的体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$；⑦不能用蜡烛代替红磷，因为蜡烛燃烧会生成二氧化碳气体，反应后集气瓶内气体压强没有明显减小，无法测定氧气的体积分数；⑧剩余气体的物理性质是难溶于水，化学性质是不能燃烧，也不支持燃烧，化学性质不活泼；（3）体积偏小的原因：红磷的量不足，无法将瓶内氧气完全消耗；装置气密性不好，冷却过程中外界空气进入集气瓶；未冷却至室温就打开弹簧夹。体积偏大的原因：点燃红磷后燃烧匙伸入集气瓶的速度过慢，瓶内部分空气受热逸出；实验前弹簧夹没有夹紧，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出。
【答案】（1）白烟；$\ce{红磷 + 氧气\xrightarrow{点燃} 五氧化二磷}$（2）①确保集气瓶内的氧气被完全消耗，使实验结果更准确；②避免集气瓶内的空气受热膨胀从瓶口逸出，导致实验结果出现误差；③防止装置漏气，保证装置气密性良好，避免瓶内外气体交换影响实验结果；④若未冷却至室温，集气瓶内温度较高、气体压强偏大，进入集气瓶的水的体积会偏小，导致测量结果不准确；⑤红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，生成固体五氧化二磷，使集气瓶内压强小于外界大气压，在大气压的作用下烧杯中的水被压入集气瓶；⑥约占集气瓶容积的$\frac{1}{5}$，说明空气中氧气的体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$；⑦不能，蜡烛燃烧会生成二氧化碳气体，反应后集气瓶内气体压强没有明显减小，无法测定氧气的体积分数；⑧物理性质：难溶于水；化学性质：不能燃烧，也不支持燃烧，化学性质不活泼（3）体积偏小的原因：红磷的量不足，无法将瓶内氧气完全消耗；装置气密性不好，冷却过程中外界空气进入集气瓶；未冷却至室温就打开弹簧夹。体积偏大的原因：点燃红磷后燃烧匙伸入集气瓶的速度过慢，瓶内部分空气受热逸出；实验前弹簧夹没有夹紧，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出。
【知识点】空气中氧气体积分数测定、红磷燃烧反应、实验误差分析
【点评】本题为初中化学核心基础实验题，全面考察对空气中氧气体积分数测定实验的掌握，涵盖实验现象、操作目的、反应原理、气体性质及误差分析，是化学学习中的重点考点，需熟练理解各环节的逻辑关系。
【难度系数】0.6
