Question

9．某同學設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖，實驗步驟如下：
①將圖中的集氣瓶分為5等份，并作好標記．
②在帶橡皮塞和導管的燃燒匙內裝入足量的紅磷，將導管上的止水夾夾緊，在酒精燈上點燃紅磷，并立即伸入集氣瓶內，塞緊橡皮塞．
③充分反應后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾．請回答下列問題：
（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是確保集氣瓶內的氧氣消耗盡．
（2）步驟②集氣瓶中的現象是劇烈燃燒，發(fā)黃光，產生大量白煙，放熱
步驟③中打開止水夾后觀察到的現象是燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處
由此可得出空氣中氧氣的體積分數約為$\frac{1}{5}$．
（3）該實驗可推論出氮氣難（填“易”或“難”）溶于水和其化學性質不活潑（填“活潑”或“不活潑”）的結論．
（4）寫出紅磷燃燒時的文字或符號表達式紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷（4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅）．
（5）已知木炭在空氣中燃燒生成二氧化碳氣體，某同學用足量的木炭粉代替紅磷做上述實驗，結果實驗失敗，請你幫他分析原因．
（6）在用紅磷燃燒實驗中，空氣中體積分數小于$\frac{1}{5}$的原因有哪些？（請寫出3條）

Answer 1

分析 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外產生壓強差，水被吸入占據氧氣的空間，從而達到測定氧氣的目的．
（1）根據該實驗注意事項分析；
（2）根據紅磷的燃燒結合壓強知識分析，紅磷與氧氣反應生成固體，消耗了瓶內的氣體，壓強減小，外界大氣壓會壓著水進入集氣瓶；根據實驗現象分析；
（3）在該實驗中，剩余的氣體主要是氮氣；
（4）根據紅磷燃燒生成五氧化二磷固體解答；
（5）木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內的壓強；
（6）如果操作不當，會影響實驗結果，甚至會導致實驗失�。�

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外產生壓強差，水被吸入占據氧氣的空間，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）步驟②集氣瓶中的現象是 劇烈燃燒，發(fā)黃光，產生大量白煙，放熱，步驟③中打開止水夾的現象是燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處，由此得出的結論是：空氣中氧氣的體積分數約為五分之一；
（3）剩余的氣體主要是氮氣，水進入瓶內占五分之一，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；則該實驗可推斷出氮氣 難溶于水和其化學性質 不活潑的結論．
（4）紅磷燃燒生成五氧化二磷固體，反應的化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；其反應的文字表達式是：紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（5）測定空氣中氧氣的體積分數利用的是壓強的改變，所以若把紅磷換成木炭，木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內的壓強，達不到實驗目的．
（6）裝置漏氣，都能夠導致測定的空氣體積分數小于五分之一．
故答案為：
（1）確保集氣瓶內的氧氣消耗盡；
（2）劇烈燃燒，發(fā)黃光，產生大量白煙，放熱；燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；$\frac{1}{5}$；
（3）難；不活潑；
（4）紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷（4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅）
（5）否，木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內的壓強，達不到實驗目的．
（6）裝置漏氣，紅磷不足，沒有冷卻至室溫就打開彈簧夾．

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、實驗現象、實驗結論和注意事項是解答這類題目的基礎．