Question

14．已知空氣的主要成分是氧氣和氮氣，某課外活動小組設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如下圖所示．
（1）紅磷在集氣瓶中發(fā)生反應的文字或化學表達式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．該實驗中紅磷需稍過量，目的是使集氣瓶中的氧氣充分耗盡．
（2）此反應開始時，集氣瓶中的現(xiàn)象是紅磷劇烈的燃燒，產(chǎn)生大量白煙；待反應結束后恢復到室溫，打開止水夾，觀察到的現(xiàn)象是水進入集氣瓶，進入集氣瓶中的水約占集氣瓶容積的五分之一，這說明了氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$．
（3）若打開彈簧夾，發(fā)現(xiàn)倒吸進集氣瓶中的水遠遠不到$\frac{1}{5}$，除了紅磷的量不足以外，還可能是原因一：裝置漏氣；原因二：沒有冷卻至室溫就打開止水夾．．

Answer 1

分析 本題是測定空氣中氧氣的含量，我們常用燃燒紅磷或白磷的方法，因為磷燃燒生成白色固體五氧化二磷，幾乎不占空間，使得內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差，從而得到正確的結論．因此在選擇可燃物時，必須考慮到：燃燒的條件；生成物的狀態(tài)；不與空氣中其他物質(zhì)發(fā)生反應．保證本實驗成功的關鍵是：①裝置氣密性好；②紅磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數(shù)

解答 解：（1）紅磷燃燒的化學方程式是：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；該實驗是為了測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，所以需將集氣瓶內(nèi)的氧氣充分消耗掉，所以紅磷要過量；
（2）紅磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出熱量；紅磷燃燒消耗氧氣，集氣瓶內(nèi)壓強減小，外界氣壓將水沿導管壓入集氣瓶，倒流入水的體積等于減少的氧氣的體積，瓶內(nèi)水面最終接近刻度1處．由此可知氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$；
（3）實驗發(fā)現(xiàn)進入集氣瓶的水不足集氣瓶容積的五分之一，可能的原因有：裝置漏氣，紅磷不足，沒有冷卻至室溫就打開止水夾．
答案：
（1）4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；使集氣瓶中的氧氣充分耗盡；
（2）紅磷劇烈的燃燒，產(chǎn)生大量白煙；水進入集氣瓶，進入集氣瓶中的水約占集氣瓶容積的五分之一   $\frac{1}{5}$
（3）裝置漏氣     沒有冷卻至室溫就打開止水夾

點評 實驗現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學會設計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實質(zhì)奠定基礎．