Question

4．测定空气中氧气体积分数的实验装置如图所示，在集气瓶内加入少量的水，并五等分水面以上的容积，做上记号．用弹簧夹夹紧乳胶管，点燃燃烧匙内稍过量的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，看到的现象是①红磷燃烧，冒出大量的白烟；
②待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至1刻度处，由此可知氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$；
③红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体主要是氮气，该气体不支持（填“支持”或“不支持”）燃烧；
④实验中红磷需稍过量，目的是将集气瓶内的氧气全部消耗掉；
⑤小梅同学探究了空气中氧气的含量的试验之后，又设计了如甲装置所示的实验，红磷和木炭均为足量，分别把A、B两瓶中的红磷和木炭点燃，将燃烧完毕冷却至室温后，打开C、D两处的夹子，想一想．

（1）她将看到甲装置的烧杯中的水进入A瓶，原因是红磷燃烧的产物是固体，内外产生压强差，冷却到室温后，松开止水夹，烧杯里的水倒吸到集气瓶内，集气瓶中的水约占集气瓶容积五分之一；木炭燃烧的产物是气体，内外没产生压强差，因此冷却到室温后，松开止水夹，烧杯里的水不会倒吸到集气瓶内．
（2）如果将甲装置改装成乙装置，反应完毕后冷却至室温后，打开弹簧夹，观察到的现象是因为反应后整个装置中的气体都变少了，所以装置中的气体压强都变小，因此水进入两个集气瓶中．

Answer 1

分析 根据空气成分中主要包括氮气和氧气，氮气约占空气体积的五分之四，氧气约占空气体积的五分之一，红磷燃烧消耗掉氧气，水会进入集气瓶中，约占总体积的五分之一；剩余的气体主要包括氮气和稀有气体等不支持燃烧的气体以及该实验的注意事项进行解答．

解答 解：（1）点燃燃烧匙内稍过量的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，看到的现象是红磷燃烧，现象：红磷燃烧，冒出大量的白烟；
（2）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至1刻度处．由此可知氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$；
（3）红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体主要是氮气，氮气不支持燃烧．
（4）该实验中红磷需稍过量，目的是：将集气瓶内的氧气全部消耗掉；
（5）（1）甲装置中红磷和木炭都足量，待红磷和木炭燃烧完毕冷却至室温后，打开C、D两处的夹子看到的现象是A瓶烧杯里的水倒吸到集气瓶内，集气瓶中的水约占集气瓶容积五分之一；B瓶烧杯里的水没有倒吸到集气瓶内；
产生现象的原因是红磷燃烧的产物是固体，内外产生压强差，冷却到室温后，松开止水夹，烧杯里的水倒吸到集气瓶内，集气瓶中的水约占集气瓶容积五分之一（氧气在空气中的含量）；木炭燃烧的产物是气体，内外没产生压强差，因此冷却到室温后，松开止水夹，烧杯里的水不会倒吸到集气瓶内．
（2）如果将甲装置改装成乙装置，待反应完毕冷却至室温后打开烧杯上端的夹子，看到的现象是水进入两个集气瓶中；产生该现象的原因是打开烧杯上端的夹子，由于整个装置中是联通的，所以装置中的气体压强都变小，因此水进入两个集气瓶中．
故答案为：（1）红磷燃烧，冒出大量的白烟；（2）$\frac{1}{5}$；（3）氮气；不支持；
（4）将集气瓶内的氧气全部消耗掉；
（5）（1）A；红磷燃烧的产物是固体，内外产生压强差，冷却到室温后，松开止水夹，烧杯里的水倒吸到集气瓶内，集气瓶中的水约占集气瓶容积五分之一；木炭燃烧的产物是气体，内外没产生压强差，因此冷却到室温后，松开止水夹，烧杯里的水不会倒吸到集气瓶内；
（2）因为反应后整个装置中的气体都变少了，所以装置中的气体压强都变小，因此水进入两个集气瓶中．

点评 空气和水是我们身边重要的物质．空气的成分、各成分的体积分数以及空气中氧气含量的测定实验是初中化学学习的重点．