Question

3．某同學設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，目的是確保將集氣瓶內的氧氣消耗盡；
（2）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是紅磷燃燒，生成大量的白煙，其反應的文字表達式為紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（3）步驟③中打開止水夾后觀察到的現(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，由此可得出空氣中氧氣的體積約為空氣總體積的$\frac{1}{5}$．
（4）該實驗可推論出氮氣不易溶于水和其具有不能燃燒也不能支持燃燒的化學性質．
（5）若將紅磷換成炭粉，該實驗能不能獲得成功？為什么？不能成功，原因因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)該實驗注意事項分析；
（2）根據(jù)紅磷的燃燒現(xiàn)象及反應寫出反應的文字表達式；
（3）根據(jù)紅磷與氧氣反應生成五氧化二磷固體，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；
（4）根據(jù)集氣瓶內剩余的氣體主要是氮氣分析氮氣的性質；
（5）根據(jù)測定空氣中氧氣含量的實驗的原理分析．

解答 解：（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是：確保將集氣瓶內的氧氣消耗盡；
（2）點燃的紅磷，在集氣瓶燃燒，生成大量的白煙．紅磷燃燒生成了五氧化二磷，反應的文字表達式為：紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（3）由于紅磷與氧氣反應生成五氧化二磷固體，消耗了瓶內的氣體，壓強減小，所以，打開止水夾后觀察到的現(xiàn)是：燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處，說明氧氣約占空氣體積的五分之一；
（4）由于集氣瓶內剩余的氣體主要是氮氣，由此可知氮氣的性質是不溶于水、不能燃燒也不能支持燃燒；
（4）不能，因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流．
故答為：（1）確保將集氣瓶內的氧氣消耗盡；（2）紅磷燃燒，生成大量的白煙，紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；（3）燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；$\frac{1}{5}$；（4）不易；不能燃燒也不能支持燃燒；（5）不能，因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流．

點評 本題能通過實驗探究的方式考查了氧氣含量的測定，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、實驗結論和注意事項是解答這類題目的基礎．