Question

16．某同学设计了在导管口系一个有很多小孔的气球（如图）的装置，测定空气中氧气含量．实验装置如图．该同学的实验步骤如下：
①将图中的集气瓶分成5等份，并作好标记
②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞
③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹．
请回答下列问题：
（1）该实验中红磷稍过量，目的是将容器内的氧气全部烧掉
（2）步骤③中打开止水夹后观察到的现象是水倒吸进入集气瓶，且约占集气瓶容积的$\frac{1}{5}$由此可以得出的有关空气组成的结论是氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$
（3）由此你还可以得到氮气的一些性质：物理性质难溶于水；化学性质既不能燃烧，也不支持燃烧
（4）若实验中进入集气瓶的水不足容积的五分之一，可能原因主要有：①没有冷却到室温就打开止水夹；②装置漏气（或红磷的量不足）．

Answer 1

分析 （1）根据该实验注意事项分析，该实验中红磷稍过量，目的是将空气中氧气完全反应掉；
（2）红磷与氧气反应生成固体，消耗了瓶内的气体，压强减小，外界大气压会压着水进入集气瓶；
（3）根据实验现象及结论推测氮气的性质；
（4）保证本实验成功的关键是：①装置气密性好；②红磷要足量；③要冷却至室温再读数进行分析．

解答 解：（1）该实验中红磷稍过量，目的是将空气中氧气完全反应掉；故填：将容器内的氧气全部烧掉；
（2）红磷与氧气反应生成固体，消耗了瓶内的气体，压强减小，外界大气压会压着水进入集气瓶；所以打开止水夹后观察到的现象是：水进入集气瓶，约占集气瓶体积的五分之一；得出空气中氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$．故填：水倒吸进入集气瓶，且约占集气瓶容积的$\frac{1}{5}$；氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$；
（3）红磷燃烧把氧气耗尽，剩余的成分主要是氮气，说明了氮气既不能燃烧，也不支持燃烧；水被倒吸入集气瓶中，剩余的气体中还主要是氮气，说明氮气难溶于水；故填：难溶于水；既不能燃烧，也不支持燃烧；
（4）装置漏气最终会使瓶内气体减少的少，水倒流入瓶内的就少；红磷量不足，没有将氧气完全消耗；没有冷却到室温就打开止水夹，瓶内气压比室温下偏大，水倒流入瓶内的就少，这样都会使进入集气瓶的水不足容积的五分之一；故答案为：没有冷却到室温就打开止水夹；装置漏气（或红磷的量不足）等．

点评 本考点是测定氧气在空气中的体积分数，实验中要注意装置的严密性、所用药品的量、生成物的状态、误差分析、对实验现象的分析等，培养了学生的分析推理能力和严谨的实验态度．