Question

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）红磷燃烧时的现象是

 

该实验中红磷需稍过量，目的是

 

；写出红磷燃烧的文字表达式

 

．
（2）步骤③中打开止水夹后观察到的现象是

 

；由此可得出空气中氧气的体积分数约为

 

．由本实验还可推知氮气的哪些性质？试写出物理性质：

 

，化学性质：

 

（3）若将红磷换成木炭，该实验能否获得成功

 

（填“能”或“否”）？理由是

 

．
（4）另一位同学做该实验时，测出氧气的含量远远低于实际值，请你分析其中的原因：
①

 

；②

 

；③

 

（5）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？

 

（填“能”或“否”），理由是

 

．

Answer 1

考点：空气组成的测定,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：空气与水

分析：根据红磷燃烧的现象和测定空中氧气体积分数的原理、注意事项分析．我们常用燃烧红磷或白磷的方法，因为磷燃烧生成白色固体五氧化二磷，几乎不占空间，使得内外产生气压差，从而得到正确的结论．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．

解答：解：（1）红磷燃烧放出大量白烟，同时释放出大量的热；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；红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式是：红磷+氧气

点燃

五氧化二磷；故填：放出大量白烟，同时释放出大量的热；使集气瓶中的氧气完全消耗；红磷+氧气

点燃

五氧化二磷；
（2）由于红磷消耗了空气中的氧气使集气瓶内的压强减小，打开止水夹后观察到的现象是：水沿导管倒流进入集气瓶中，液面上升至刻度1处；由此可得出空气中氧气的体积分数约为五分之一．因为空气中主要成分是氮气和氧气，磷燃烧消耗了氧气，剩余的主要是氮气，说明不燃烧也不支持燃烧，不与磷反应（化学性质）；由于集气瓶中进入了部分水所以说明了氮气难溶于水（物理性质）．故填：水沿导管倒流进入集气瓶中，液面上升至刻度1处；五分之一；难溶于水；不燃烧也不支持燃烧；
（3）木炭燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流，因此红磷不能换成木炭．故填：否；木炭燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流．
（4）进行此实验时，必须保证装置的气密性良好，红磷足量，瓶子冷却后再打开弹簧夹，否则会导致结果不准确，故填：红磷的量不够；装置可能漏气；未冷却到室温就打开弹簧夹．
（5）炭粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流，因此红磷不能换成木炭，故填：否；炭粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流．

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．