题目内容

12．某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图1．该同学的实验步骤如下：
①将图中的集气瓶分为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）步骤②集气瓶中的现象是红磷燃烧产生大量的白烟，其反应的文字表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；由此实验可得出的结论是氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$．
（2）步骤③发现进入集气瓶的水的体积没有达到其容积的$\frac{1}{5}$原因可能是（一条即可）装置漏气等．
（3）该实验可推论出氮气的物质物理性质为难溶于水，化学性质为不活泼．
（4）若将红磷换成镁条，是否可以，原因是镁能与氮气反应．
（5）某同学做如图2改进实验，图2所示的装置与前一装置相比较其优点在于准确度高、不污染空气．
（6）某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（见图I）进行了大胆改进，设计图3（选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果．
图3实验的操作步骤如下：
①点燃酒精灯．
②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹．
③将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图3中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管．
④读取注射器活塞的数据．
你认为正确的实验操作顺序是③①②④ （填序号），图3实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为1 mL刻度处才停止．

分析 （1）根据红磷燃烧的现象、发生的反应、空气中氧气的体积分数分析回答；
（2）根据测定空气中氧气含量实验的注意事项分析回答；
（3）根据现象分析氮气的性质；
（4）根据镁能与氮气反应分析回答；
（5）对比试验的装置分析优点；
（6）根据测定空气组成的实验操作进行排序；根据空气中氧气的体积分数及反应器的容积分析判断活塞移动的位置．

解答 解：（1）步骤②集气瓶中的现象是：红磷燃烧产生大量的白烟．红磷燃烧生成了五氧化二磷，反应的文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；由此实验可得出的结论是：氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$．
（2）步骤③发现进入集气瓶的水的体积没有达到其容积的$\frac{1}{5}$，原因可能是：装置漏气、红磷的量不足等．
（3）该实验可推论出氮气的物质物理性质为难溶于水，化学性质为不活泼．
（4）该实验不可以将红磷换成镁条，原因是镁能与氮气反应．
（5）某同学做如图2改进实验，图2所示的装置与前一装置相比较改进后的装置气密性好、准确度高，生成的五氧化二磷不进入空气，不污染空气；
（6）图Ⅱ实验中正确的实验操作过程是：先将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图3中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管，然后再点燃酒精灯，引燃红磷，反应完后先撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹，最后读取注射器活塞的数据，所以实验的顺序是：③①②④．
  空气中氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$，红磷燃烧消耗了氧气的体积是：45mL×$\frac{1}{5}$=9mL，活塞所处的刻度值为10mL-9mL=1mL；所以活塞所处的刻度值为1mL；
故答案为：（1）红磷燃烧产生大量的白烟，磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷，氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$；（2）装置漏气等；（3）难溶于水，不活泼；（4）镁能与氮气反应；（5）准确度高，不污染空气；（6）③①②④
，1．

点评 此题是关于对空气中氧气含量的实验考查，解题的关键是了解空气中氧气的含量以及相关的实验要求，属于开放型实验分析题，熟练掌握测定的原理、实验的注意事项、实验的现象等是解题的关键．

练习册系列答案
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