Question

7．某同學設(shè)計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖．該同學的實驗步驟如下：
①將圖中的集氣瓶容積分為5等份，并作好標記．
②在酒精燈上點燃紅磷，并立即伸入集氣瓶內(nèi)，塞緊橡皮塞．
③充分反應后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開彈簧夾．
請回答下列問題：
（1）該實驗中紅磷需稍過量，目是確保集氣瓶內(nèi)的氧氣消耗盡．
（2）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處
由步驟③中打開彈簧夾后觀察到的現(xiàn)象可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為$\frac{1}{5}$．若實驗結(jié)束，集氣瓶中水位上升不到預期位置，則實驗失敗的原因可能是裝置氣密性不好（寫出一點）．
（3）寫出紅磷燃燒的文字表達式紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)該實驗注意事項分析；
（2）根據(jù)紅磷的燃燒結(jié)合壓強知識分析，紅磷與氧氣反應生成固體，消耗了瓶內(nèi)的氣體，壓強減小，外界大氣壓會壓著水進入集氣瓶；根據(jù)實驗現(xiàn)象分析；
（3）根據(jù)化學反應文字表達式的書寫分析

解答 解：（1）實驗的目的是測定空氣中氧氣含量，原理是消耗氧氣使裝置內(nèi)外產(chǎn)生壓強差，水被吸入占據(jù)氧氣的空間，從而達到測定氧氣的目的，紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗．
（2）紅磷與氧氣反應，生成了五氧化二磷固體，所以會導致集氣瓶內(nèi)壓強減小，水被壓入集氣瓶，進入的水量正好占據(jù)集氣瓶內(nèi)氧氣的空間，約為集氣瓶體積的五分之一；據(jù)實驗現(xiàn)象可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為五分之一；剩余的氣體主要是氮氣，水進入瓶內(nèi)占五分之一，不再繼續(xù)進入說明氮氣不能與紅磷反應，也不能溶于水或與水反應；紅磷的量不足，使瓶內(nèi)氧氣未耗盡； 裝置氣密性不好，使外界空氣進入瓶內(nèi)； 未冷卻至室溫就打開止水夾，使進入瓶內(nèi)水的體積減少等都會使測得的氧氣含量與理論值相差較大
（3）紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的文字表達式是紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
故答案為：
（1）確保集氣瓶內(nèi)的氧氣消耗盡；
（2）燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；$\frac{1}{5}$；裝置氣密性不好；
（3）紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．

點評 熟記用紅磷測定空氣里氧氣含量的實驗原理、操作步驟、實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)論和注意事項是解答這類題目的基礎(chǔ)．