Question

7．某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图．该同学的实验步骤如下：
①将图中的集气瓶容积分为5等份，并作好标记．
②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，打开弹簧夹．
请回答下列问题：
（1）该实验中红磷需稍过量，目是确保集气瓶内的氧气消耗尽．
（2）步骤②集气瓶中的现象是烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处
由步骤③中打开弹簧夹后观察到的现象可得出空气中氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$．若实验结束，集气瓶中水位上升不到预期位置，则实验失败的原因可能是装置气密性不好（写出一点）．
（3）写出红磷燃烧的文字表达式红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．

Answer 1

分析 （1）根据该实验注意事项分析；
（2）根据红磷的燃烧结合压强知识分析，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；根据实验现象分析；
（3）根据化学反应文字表达式的书写分析

解答 解：（1）实验的目的是测定空气中氧气含量，原理是消耗氧气使装置内外产生压强差，水被吸入占据氧气的空间，从而达到测定氧气的目的，红磷过量，可使集气瓶中的氧气完全消耗．
（2）红磷与氧气反应，生成了五氧化二磷固体，所以会导致集气瓶内压强减小，水被压入集气瓶，进入的水量正好占据集气瓶内氧气的空间，约为集气瓶体积的五分之一；据实验现象可得出空气中氧气的体积分数约为五分之一；剩余的气体主要是氮气，水进入瓶内占五分之一，不再继续进入说明氮气不能与红磷反应，也不能溶于水或与水反应；红磷的量不足，使瓶内氧气未耗尽； 装置气密性不好，使外界空气进入瓶内； 未冷却至室温就打开止水夹，使进入瓶内水的体积减少等都会使测得的氧气含量与理论值相差较大
（3）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式是红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
故答案为：
（1）确保集气瓶内的氧气消耗尽；
（2）烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处；$\frac{1}{5}$；装置气密性不好；
（3）红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．

点评 熟记用红磷测定空气里氧气含量的实验原理、操作步骤、实验现象、实验结论和注意事项是解答这类题目的基础．