Question

5．为了测定空气中氧气的体积分数，按如图装置进行实验：
（1）将燃烧匙中的过量的红磷点燃后放入集气瓶中，
（2）待反应停止冷却后打开止水夹，烧杯中的水会进入集气瓶，大约达到集气瓶体积的$\frac{1}{5}$为止；
（3）燃烧匙内为什么要盛放过量的红磷？保证集气瓶内氧气全部耗尽．
（4）写出发生该反应的文字表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
（5）实验结束后发现进入集气瓶中的水的体积未达到预期其原因可能是装置漏气（任回答一条即可）
（6）已知：镁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$氧化镁（固体），镁+氮气$\stackrel{点燃}{→}$氮化镁（固体）．
根据上述反应，想一想，能否用镁代替红磷来测定空气的组成？不能（填“能”或“不能”）．

Answer 1

分析 （2）根据实验现象解答；
（3）根据实验目的分析；
（4）根据红磷燃烧生成五氧化二磷进行解答；
（5）结果偏小的原因可能有以下几种：①装置气密性不好，在冷却过程中有外界的空气进入瓶中；②红磷量不足，氧气没有完全消耗；③实验没有等到装置冷却至室温就打开止水夹，由于瓶内气体温度偏高，气压偏大，会导致测量结果小等．
（6）镁能够和空气中的氮气发生反应，所以不能用镁条来代替红磷完成实验，可以据此解答该题．

解答 解：（2）红磷燃烧消耗了集气瓶中的氧气，待反应停止冷却后，瓶内气压小于外界的大气压，打开止水夹，烧杯中的水会在大气压的作用下进入集气瓶，直到集气瓶内外气压相等时为止，此时进入集气瓶的水约占集气瓶体积的$\frac{1}{5}$；故填：$\frac{1}{5}$；
（3）为了实验的准确性，为了将集气瓶中的氧气全部耗尽，所以应加入过量的红磷．故填：保证集气瓶内氧气全部耗尽；
（4）磷与氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷．该反应的文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．故填：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（5）结果偏小的原因可能有以下几种：①装置气密性不好，在冷却过程中有外界的空气进入瓶中；②红磷量不足，氧气没有完全消耗；③实验没有等到装置冷却至室温就打开止水夹，由于瓶内气体温度偏高，气压偏大，会导致测量结果小等；故答案为：装置漏气（合理即可）．
（6）镁能够和空气中的氮气发生反应，所以不能用镁条来代替红磷完成实验，镁条燃烧不但消耗氧气也消耗氮气，这样会使气体减少的总量要大于容器体积的五分之一，而使结果偏大．故答案为：不能．

点评 本考点是用红磷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．这类探究实验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、去探究，从而回答题目给出的问题．本考点主要出现在填空题和实验题中．