5. (2024·连云港东海段考改编)某化学兴趣小组对课本实验“测定空气中氧气的含量”,实验完毕后集气瓶中是否还含有氧气产生怀疑,于是同学们设计了如图甲装置来探究磷在空气中燃烧后氧气浓度的变化情况。
【探究实验一】
【提出问题】足量红磷在密闭的四颈烧瓶内燃烧熄灭后,容器中是否有氧气剩余?
【作出猜想】猜想①:有氧气剩余;猜想②:无氧气剩余。
【实验验证】该小组同学按图甲组装好实验装置,利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷,红磷燃烧直至熄灭;待装置完全冷却后,将装有白磷的燃烧匙提出水面,再次用高能激光笔照射,白磷居然也被点燃。
(1) 红磷燃烧的主要现象是
(2) 红磷燃烧的文字表达式为
【实验结论】(3) 根据上述实验现象,得出的结论是猜想
(4) 根据本实验的探究结果,课本上用红磷燃烧的方法不能精确地测定空气中氧气的含量,理由是
【拓展延伸】(5) 图乙是该小组同学从开始实验到装置冷却后的整个实验过程中,用传感器测量容器内氧气浓度变化的曲线图。在图乙中C点时红磷燃烧熄灭;白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为
【反思与评价】(6) 兴趣小组分析对比曲线BC段和DE段,得出了“不同物质燃烧,需要的氧气浓度不一样”的结论。
【探究实验二】为了准确测定空气中氧气的含量,用传感器检测密闭体系内的气压变化,并以曲线形式显示出来。连接好图丙中实验装置,将传感器接入电脑并打开,点燃红磷进行实验,集气瓶内气压与时间关系如图丁所示。
(7) 图丁中bc段的原因是
(8) 图丁中cd段的原因是



【探究实验一】
【提出问题】足量红磷在密闭的四颈烧瓶内燃烧熄灭后,容器中是否有氧气剩余?
【作出猜想】猜想①:有氧气剩余;猜想②:无氧气剩余。
【实验验证】该小组同学按图甲组装好实验装置,利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷,红磷燃烧直至熄灭;待装置完全冷却后,将装有白磷的燃烧匙提出水面,再次用高能激光笔照射,白磷居然也被点燃。
(1) 红磷燃烧的主要现象是
发出黄(白)色火焰,产生大量白烟,放热
。(2) 红磷燃烧的文字表达式为
磷+氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷
。【实验结论】(3) 根据上述实验现象,得出的结论是猜想
①
正确。(4) 根据本实验的探究结果,课本上用红磷燃烧的方法不能精确地测定空气中氧气的含量,理由是
红磷不能将氧气完全消耗
。【拓展延伸】(5) 图乙是该小组同学从开始实验到装置冷却后的整个实验过程中,用传感器测量容器内氧气浓度变化的曲线图。在图乙中C点时红磷燃烧熄灭;白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为
DE
段(用图乙中字母表示)。【反思与评价】(6) 兴趣小组分析对比曲线BC段和DE段,得出了“不同物质燃烧,需要的氧气浓度不一样”的结论。
【探究实验二】为了准确测定空气中氧气的含量,用传感器检测密闭体系内的气压变化,并以曲线形式显示出来。连接好图丙中实验装置,将传感器接入电脑并打开,点燃红磷进行实验,集气瓶内气压与时间关系如图丁所示。
(7) 图丁中bc段的原因是
红磷燃烧放热对气体压强的影响大于消耗氧气对气体压强的影响
。(8) 图丁中cd段的原因是
反应过程中氧气被消耗,c点反应结束,随后温度下降
。答案
5.(1)发出黄(白)色火焰,产生大量白烟,放热 (2)磷+氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷 (3)① (4)红磷不能将氧气完全消耗 (5)DE (7)红磷燃烧放热对气体压强的影响大于消耗氧气对气体压强的影响 (8)反应过程中氧气被消耗,c点反应结束,随后温度下降
解析
【分析】
本题围绕“测定空气中氧气含量”的探究实验展开,需结合实验现象、曲线变化及气压影响因素逐一分析问题:
1. 回忆红磷燃烧的标准实验现象,准确描述;
2. 书写红磷燃烧的文字表达式,明确反应物、生成物与反应条件;
3. 根据“红磷熄灭后白磷仍能点燃”的现象,判断容器内是否有氧气剩余,确定猜想;
4. 结合实验中氧气未被完全消耗的结论,分析课本红磷燃烧法的局限性;
5. 分析图乙曲线,区分红磷、白磷燃烧对应的氧气浓度变化段;
6. 结合气压变化的两个影响因素(温度、氧气消耗),分析bc段、cd段的压强变化原因。
【解析】
(1)红磷燃烧的主要现象:发出黄(白)色火焰,产生大量白烟,放出热量;
(2)红磷与氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷,文字表达式为:磷+氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷;
(3)实验中红磷熄灭后,白磷仍能被点燃,说明容器内有氧气剩余,因此猜想①正确;
(4)本实验表明红磷燃烧熄灭后仍有氧气剩余,即红磷不能将装置内的氧气完全消耗,因此课本用红磷燃烧的方法不能精确测定空气中氧气的含量;
(5)图乙中,C点红磷燃烧熄灭,冷却后白磷被点燃,白磷燃烧消耗氧气,对应氧气浓度下降的曲线段为DE段;
(7)bc段:红磷燃烧放热,使集气瓶内气体受热膨胀,压强增大,该过程中放热对压强的影响大于氧气消耗对压强的影响,因此压强上升;
(8)cd段:红磷燃烧结束后,不再放热,装置温度逐渐冷却至室温,同时氧气被消耗,因此集气瓶内压强逐渐减小。
【答案】
(1)发出黄(白)色火焰,产生大量白烟,放热
(2)磷+氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷
(3)①
(4)红磷不能将氧气完全消耗
(5)DE
(7)红磷燃烧放热对气体压强的影响大于消耗氧气对气体压强的影响
(8)反应过程中氧气被消耗,c点反应结束,随后温度下降
【知识点】
测定空气中氧气含量、物质燃烧的条件
【点评】
本题通过探究实验深化了对“测定空气中氧气含量”实验原理的理解,结合曲线分析气压与氧气浓度变化,考查学生的实验探究能力和逻辑分析能力,需准确把握实验现象与结论的关联。
【难度系数】
0.5
本题围绕“测定空气中氧气含量”的探究实验展开,需结合实验现象、曲线变化及气压影响因素逐一分析问题:
1. 回忆红磷燃烧的标准实验现象,准确描述;
2. 书写红磷燃烧的文字表达式,明确反应物、生成物与反应条件;
3. 根据“红磷熄灭后白磷仍能点燃”的现象,判断容器内是否有氧气剩余,确定猜想;
4. 结合实验中氧气未被完全消耗的结论,分析课本红磷燃烧法的局限性;
5. 分析图乙曲线,区分红磷、白磷燃烧对应的氧气浓度变化段;
6. 结合气压变化的两个影响因素(温度、氧气消耗),分析bc段、cd段的压强变化原因。
【解析】
(1)红磷燃烧的主要现象:发出黄(白)色火焰,产生大量白烟,放出热量;
(2)红磷与氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷,文字表达式为:磷+氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷;
(3)实验中红磷熄灭后,白磷仍能被点燃,说明容器内有氧气剩余,因此猜想①正确;
(4)本实验表明红磷燃烧熄灭后仍有氧气剩余,即红磷不能将装置内的氧气完全消耗,因此课本用红磷燃烧的方法不能精确测定空气中氧气的含量;
(5)图乙中,C点红磷燃烧熄灭,冷却后白磷被点燃,白磷燃烧消耗氧气,对应氧气浓度下降的曲线段为DE段;
(7)bc段:红磷燃烧放热,使集气瓶内气体受热膨胀,压强增大,该过程中放热对压强的影响大于氧气消耗对压强的影响,因此压强上升;
(8)cd段:红磷燃烧结束后,不再放热,装置温度逐渐冷却至室温,同时氧气被消耗,因此集气瓶内压强逐渐减小。
【答案】
(1)发出黄(白)色火焰,产生大量白烟,放热
(2)磷+氧气$\xrightarrow{点燃}$五氧化二磷
(3)①
(4)红磷不能将氧气完全消耗
(5)DE
(7)红磷燃烧放热对气体压强的影响大于消耗氧气对气体压强的影响
(8)反应过程中氧气被消耗,c点反应结束,随后温度下降
【知识点】
测定空气中氧气含量、物质燃烧的条件
【点评】
本题通过探究实验深化了对“测定空气中氧气含量”实验原理的理解,结合曲线分析气压与氧气浓度变化,考查学生的实验探究能力和逻辑分析能力,需准确把握实验现象与结论的关联。
【难度系数】
0.5
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