8.如图是一个具有刻度和可滑动活塞的玻璃容器，其中盛有空气和足量的白磷，将它放在盛有$60°\mathrm{C}$热水的烧杯上方，进行实验。请完成实验报告。


实验目的：测定空气中的体积分数
实验现象：白磷着火燃烧，活塞先右移，后左移，最后停在刻度约为（填整数）的位置上
实验结论：空气的成分按体积计算，约占$\frac{1}{5}$

8.氧气 4 氧气

【分析】
本题是利用白磷在密闭容器中燃烧消耗氧气，通过容器内压强变化测定空气中氧气的体积分数。首先明确实验目的是测定空气中氧气的体积分数；白磷燃烧放热会使容器内气体受热膨胀，活塞先右移，反应结束温度降低后，氧气被消耗导致容器内压强减小，活塞左移，结合氧气约占空气体积的1/5，可确定活塞最终停留的刻度位置，进而得出实验结论。
【解析】
1. 实验目的：白磷足量，能完全消耗容器内的氧气，因此该实验用于测定空气中氧气的体积分数；
2. 实验现象：白磷燃烧放热，使容器内气体受热膨胀，活塞先向右移动；反应结束后温度恢复至室温，由于氧气被消耗，容器内压强减小，活塞向左移动；空气中氧气约占总体积的1/5，若容器内空气初始对应刻度为5，消耗1份氧气后剩余4份，故活塞最后停在刻度约4的位置；
3. 实验结论：由实验现象可知，空气的成分按体积计算，氧气约占1/5。
【答案】
氧气 4 氧气
【知识点】
空气中氧气的体积分数测定实验
【点评】
本题考查空气中氧气体积分数测定的基础实验，需理解实验原理（白磷燃烧耗氧、压强变化），掌握实验现象与结论的对应关系，是对课本基础实验的直接考查。
【难度系数】
0.7

9.【创新实验】某兴趣小组用如图所示装置测定空气中氧气的体积分数。集气瓶(容积为$V_1$)中加入少量的水(体积为$V_2$)，量筒中有一定量水(体积为$V_3$)，实验时在燃烧匙内放入红磷，塞紧瓶塞。接通电源使电烙铁发热，点燃红磷。燃烧结束并充分冷却后，记录量筒内水的体积为$V_4$。

(1)写出集气瓶中红磷燃烧的文字表达式：。
(2)实验过程中观察到：红磷，量筒中的液面。
(3)该实验测得空气中氧气的体积分数为。
(4)下列有关该实验的说法中，正确的是(填序号)。
①装置气密性不好会导致测量结果偏小
②实验结束导管内有水残留会导致测量结果偏大
③未冷却至室温就读数会导致$V_4$数值偏大
④可以用白磷或铁丝代替红磷做该实验
⑤该实验可推断出氮气难溶于水，且不能支持燃烧

9.(1)红磷＋氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷
(2)燃烧,产生大量白烟,放热 先上升后下降
(3)$\frac{V_3-V_4}{V_1-V_2}×100\%$
(4)①②③⑤ 点拨:(1)红磷和氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷。(2)红磷燃烧时,产生大量白烟,放出大量热;瓶内气体受热膨胀,气压增大,集气瓶中的部分水会进入量筒,导致量筒中的液面上升;燃烧结束并充分冷却后,瓶内氧气被消耗,气压减小,量筒中的部分水会进入集气瓶,导致量筒中的液面下降。(3)量筒内减少的水的体积为$V_3-V_4$,即为集气瓶内空气中氧气的体积;集气瓶内空气的体积为$V_1-V_2$,故该实验测得空气中氧气的体积分数为$\frac{V_3-V_4}{V_1-V_2}×100\%$。(4)①装置气密性不好;会导致进入集气瓶中的水的体积偏小,从而导致测量结果偏小;②实验前集气瓶里没有装水,红磷燃烧时集气瓶中部分气体会受热膨胀逸出,导致冷却后进入集气瓶中的水的体积偏大,从而导致测量结果偏大;③未冷却至室温就读数,此时集气瓶中的气体处于膨胀状态,进入集气瓶中的水的体积偏小,会导致$V_4$数值偏大;④不能用铁丝代替红磷做该实验,因为铁丝在空气中不能燃烧;⑤该实验可推论出氮气难溶于水,不能燃烧也不能支持燃烧。

【分析】
本题为测定空气中氧气体积分数的创新实验，解题思路如下：1. 回忆红磷燃烧的化学反应，写出对应文字表达式；2. 结合红磷燃烧放热、消耗氧气的特点，分析实验过程中瓶内气压变化，进而判断红磷燃烧现象和量筒液面变化；3. 根据实验原理：量筒内减少的水的体积等于集气瓶内氧气的体积，集气瓶内空气体积为总容积减去加入水的体积，计算氧气体积分数；4. 逐一分析各选项，结合实验原理（气压变化）判断误差原因和替代物的合理性。
【解析】
(1) 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：红磷＋氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷。
(2) 红磷燃烧时，会燃烧并产生大量白烟，同时放热；燃烧时瓶内气体受热膨胀，气压增大，集气瓶内部分水进入量筒，量筒液面上升；燃烧结束冷却后，瓶内氧气被消耗，气压减小，量筒内部分水进入集气瓶，液面下降，故量筒液面先上升后下降。
(3) 量筒内减少的水的体积为$V_3-V_4$，即集气瓶内氧气的体积；集气瓶内空气的体积为$V_1-V_2$，因此空气中氧气的体积分数为$\frac{V_3-V_4}{V_1-V_2}×100\%$。
(4) ①装置气密性不好，外界空气进入集气瓶，导致进入集气瓶的水体积偏小，测量结果偏小，正确；②实验结束导管内有水残留，说明冷却后进入集气瓶的水更多（导管内残留的水原本应留在量筒），导致测量结果偏大，正确；③未冷却至室温就读数，瓶内气体膨胀，进入集气瓶的水体积偏小，量筒剩余水体积$V_4$偏大，正确；④铁丝在空气中不能燃烧，无法代替红磷，错误；⑤实验中剩余气体主要为氮气，水进入后氮气未明显减少，说明氮气难溶于水，红磷熄灭说明氮气不支持燃烧，正确。故正确的是①②③⑤。
【答案】
(1) 红磷＋氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷
(2) 燃烧，产生大量白烟，放热；先上升后下降
(3) $\frac{V_3-V_4}{V_1-V_2}×100\%$
(4) ①②③⑤
【知识点】
测定空气中氧气体积分数、红磷燃烧反应、实验误差分析
【点评】
本题是测定空气中氧气体积分数的创新实验，通过电烙铁点燃红磷使实验更环保，重点考查实验核心原理（氧气消耗导致气压变化）、现象分析、计算及误差判断，需学生掌握实验的逻辑细节。
【难度系数】
0.6