Question

7．用来测定空气成分的方法很多，如图Ⅰ所示的是用红磷在空气中燃烧的测定方法．实验过程是：
【查阅资料】红磷燃烧的产物五氧化二磷是白色固体，会刺激人体呼吸道，能与空气中水蒸气反应，生成有毒的偏磷酸（HPO₃）．

第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记．
第二步：点燃燃烧匙内的红磷，迅速伸入集气瓶中并把塞子塞紧．
第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的$\frac{1}{5}$．
请完成下列问题：
（1）红磷在集气瓶中发生反应的文字表达为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．该实验中红磷稍过量，目的是充分消耗瓶内的氧气
（2）该实验得到的结论是空气中氧气的体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$．
（3）若将红磷换成木炭，该实验能否获得成功？写出理由否，因为木炭燃烧生成二氧化碳是气体，瓶内的压强没有明显的改变．
（4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的$\frac{1}{5}$，你认为导致这一结果的原因可能是装置漏气、红磷量不足或未经冷却就打开止水夹等
（5）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图Ⅱ所示），你认为改进后的优点是：气密性好，可减小误差，防止生成的五氧化二磷逸散到空气中污染空气．

Answer 1

分析 这类探究实验中要注意以下几点：①装置的严密性②所用药品的量③生成物的状态④读数时要冷却到原温度等．由题目的信息可知：磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，该实验中红磷稍过量，目的是：充分消耗瓶内的氧气；该实验得到的结论是：空气中氧气的体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$；若将红磷换成木炭，该实验不能成功，因为木炭燃烧生成二氧化碳是气体，瓶内的压强没有明显的改变；实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的$\frac{1}{5}$，导致这一结果的原因可能是：装置漏气；红磷量不足；未经冷却就打开止水夹等；某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图Ⅱ所示），改进后的优点是：气密性好，可减小误差，防止生成的五氧化二磷逸散到空气中污染空气．

解答 解：（1）磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，该实验中红磷稍过量，目的是：充分消耗瓶内的氧气；故答案为：磷+氧气 $\stackrel{点燃}{→}$ 五氧化二磷； 充分消耗瓶内的氧气
（2）该实验得到的结论是：空气中氧气的体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$；故答案为：空气中氧气的体积约占空气总体积的$\frac{1}{5}$；
（3）若将红磷换成木炭，该实验不能成功，因为木炭燃烧生成二氧化碳是气体，瓶内的压强没有明显的改变；故答案为：否；因为木炭燃烧生成二氧化碳是气体，瓶内的压强没有明显的改变
（4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的$\frac{1}{5}$，导致这一结果的原因可能是：装置漏气；红磷量不足；未经冷却就打开止水夹等；故答案为：装置漏气；红磷量不足；未经冷却就打开止水夹等（合理即可）
（5）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图Ⅱ所示），改进后的优点是：气密性好，可减小误差，防止生成的五氧化二磷逸散到空气中污染空气；故答案为：气密性好，可减小误差，防止生成的五氧化二磷逸散到空气中污染空气（合理即可）

点评 本考点是测定氧气在空气中的体积分数，属于实验方法和过程的探究．要具体问题具体分析，根据设计的步骤中不同的现象去思考，从而得出正确的结论．本考点经常出现在选择题、填空题和实验题中．