Question

16．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）该实验中红磷与氧气反应的文字表达式是磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
（2）步骤②集气瓶中的现象是红磷燃烧发出黄光、冒出大量的白烟，步骤③中打开止水夹后观察到的现象是烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处，由此可得出空气中氧气的体积分数约为空气体积的$\frac{1}{5}$．
（3）该实验可推论出氮气难（填“易”或“难”）溶于水和其化学性质不活泼（填“活泼”或“不活泼”）的结论．
（4）做这个实验时，集气瓶中底部预先加少量水的目的是降低温度，吸收五氧化二磷．
（5）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？为什么？不能，碳与氧气反应生成二氧化碳，虽然都消耗了氧气，但又生成了气体，装置内气体压强保持不变，水不会进入集气瓶．

Answer 1

分析 （1）根据反应的原理来分析；
（2）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）氮气难溶于水，也不能与水发生反应；
（4）磷燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷能和水反应，水的比热容较大，单位质量的水能够吸收较多的热量；
（5）根据碳与氧气反应的生成物考虑．

解答 解：（1）磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷；故填：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（2）红磷燃烧发出黄光、冒出大量的白烟，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$\frac{1}{5}$；故填：红磷燃烧发出黄光、冒出大量的白烟；烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处；$\frac{1}{5}$；
（3）水进入瓶内占五分之一．不再继续进入说明氮气不能与红磷反应，也不能溶于水或与水反应；故填：难；不活泼；
（4）红磷燃烧法测空气中氧气含量，瓶中装水的作用是降低温度，吸收五氧化二磷（五氧化二磷有毒）．故填：降低温度，吸收五氧化二磷；
（5）碳与氧气反应生成二氧化碳，虽然都消耗了氧气，但又生成了气体，装置内气体压强保持不变，水不会进入集气瓶．故填：不能，碳与氧气反应生成二氧化碳，虽然都消耗了氧气，但又生成了气体，装置内气体压强保持不变，水不会进入集气瓶．

点评 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．