Question

8．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）该实验中红磷需稍过量，目的是耗尽集气瓶内空气中的氧气．
（2）步骤③中打开止水夹后观察到的现象烧杯中的水进入集气瓶中，集气瓶中的水面上升，约占总体积的五分之一，由此可得出的结论是空气中的氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$．
（3）某同学将红磷换成木炭，结果实验未能获得成功，你认为理由是木炭燃烧生成了二氧化碳气体，不能使瓶中压强出现明显的变化．
（4）若实验后测得的结果偏小（即空气中氧气的含量小于$\frac{1}{5}$），产生的原因可能是（任写一条）红磷的量不足（或装置的气密性不好或没有冷却就打开止水夹等）．
（5）写出这个实验所涉及到的化学反应的表达式：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．

Answer 1

分析 （1）根据红磷燃烧消耗氧气，生成五氧化二磷固体进行解答；
（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；
（3）根据木炭燃烧的产物结合压强知识进行解答；
（4）根据实验的注意事项进行解答；
（5）根据化学方程式的书写方法、步骤进行书写即可．

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；故答案为：耗尽集气瓶内空气中的氧气；
（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的氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$；故答案为：烧杯中的水进入集气瓶中，集气瓶中的水面上升，约占总体积的五分之一；空气中的氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$；
（3）木炭燃烧生成了二氧化碳气体，不能使瓶中压强出现明显的变化，所以实验失败；故答案为：木炭燃烧生成了二氧化碳气体，不能使瓶中压强出现明显的变化；
（4）如果该实验水位小于$\frac{1}{5}$，出现误差的原因可能是红磷的量不足、装置的气密性不好、没有冷却就打开止水夹．故答案为：红磷的量不足、装置的气密性不好、没有冷却就打开止水夹；
（5）红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅，故答案为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．

点评 选择消耗氧气的物质时，应该是该物质只能够和空气中的氧气反应，生成物是固体，并且要足量；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．