8. 新素养 科学探究与实践 （2026·山东淄博期末）同学们了解到利用红磷燃烧也可以测定空气中氧气的含量，大家利用图甲所示装置进行实验。点燃红磷后立即塞紧瓶塞，并通过传感器记录了瓶中压强、温度及氧气浓度随时间变化的情况（如图乙所示）。
（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，写出该反应的化学方程式：
$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$
。
（2）结合图像思考反应开始后瓶内气体压强迅速升高的原因是
红磷燃烧放热,导致气体膨胀
。
（3）实验结果发现测得数值比实际空气中氧气的含量小，请你帮助他们找出实验误差的原因：①
红磷的量不足
；②
装置未完全冷却就开始读数(答案合理即可)
。
（4）小组成员还画出了各种物质随着实验进行的变化图像，下列图像正确的是
A
（填字母）。
答案：8. (1) $\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$
（2）红磷燃烧放热,导致气体膨胀
（3）红磷的量不足 装置未完全冷却就开始读数(答案合理即可)
（4）A
解析:(4) 由题图乙可知,$t_2$后压强增大,是因为打开了止水夹,烧杯中的水进入集气瓶,集气瓶中水的体积逐渐增大,压强平衡后,水的体积保持不变,故A正确;由题图乙氧气浓度曲线可知,集气瓶内氧气的体积逐渐减少,反应停止后体积保持不变,故B错误;由A项分析可知,$t_2$打开止水夹前,烧杯内水的体积不变,打开了止水夹,烧杯中的水进入集气瓶,烧杯中的水逐渐减少,但不会减少到0,故C错误;红磷燃烧消耗氧气,因此红磷的质量逐渐减少,反应停止后质量保持不变,故D错误。
解析：
【分析】
本题围绕红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验展开，需结合实验原理、图像变化及误差分析逐一解答各问题：
1. 第（1）问考查红磷燃烧的化学方程式，需明确反应物、生成物、反应条件并正确配平；
2. 第（2）问分析压强迅速升高的原因，结合燃烧放热导致气体膨胀的原理；
3. 第（3）问分析实验误差，从红磷量、装置气密性、冷却情况等常见角度思考；
4. 第（4）问需结合图像乙及各物质的变化趋势，逐一判断选项的正确性，重点关注压强、氧气浓度、水体积、红磷质量的变化规律。
【解析】
（1）红磷与氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷，化学方程式为：$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$；
（2）红磷燃烧时放热，使瓶内气体受热膨胀，体积增大，导致瓶内气体压强迅速升高；
（3）测得氧气含量偏小的常见误差原因：①红磷的量不足，无法将瓶内氧气完全消耗；②装置未完全冷却就打开止水夹，瓶内气体温度较高、压强较大，进入的水体积偏小（或装置漏气等，合理即可）；
（4）逐一分析选项：
A选项：$t_2$后打开止水夹，烧杯中的水进入集气瓶，集气瓶内水的体积逐渐增大，压强平衡后体积保持不变，符合变化规律，正确；
B选项：氧气被消耗，浓度应逐渐降低，反应停止后保持稳定，对应图像不符合，错误；
C选项：$t_2$打开止水夹前，烧杯内水体积不变，打开后水进入集气瓶，烧杯内水逐渐减少但不会为0，对应图像错误；
D选项：红磷燃烧消耗氧气，红磷质量逐渐减少，反应停止后质量不变，对应图像错误；故答案为A。
【答案】
（1）$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$；
（2）红磷燃烧放热，导致气体膨胀；
（3）红磷的量不足；装置未完全冷却就开始读数（合理即可）；
（4）A
【知识点】
化学方程式书写、空气中氧气含量测定
【点评】
本题结合实验图像考查测定空气中氧气含量的核心知识，既要求掌握实验原理、误差分析等基础内容，又需具备图像分析能力，是对科学探究素养的综合考查，难度适中。
【难度系数】
0.6
