Question

10．在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，小明设计了如图所示实验装置，集气瓶下端为开口（即没有瓶底），上端瓶口有一带有燃烧匙的橡皮塞，瓶上带有刻度线，把集气瓶离水面的位置与橡皮塞之间的容积分成五等份．实验时把点燃的红磷立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞．回答下列问题：
（1）请描述出实验中所出现的实验现象．
（2）小明所测氧气含量若小于集气瓶内空气体积的五分之一，导致偏差的原因可能有哪些？（要求答出两种）
（3）该实验能得到氮气的性质有哪些？（写出两条）

Answer 1

分析 （1）从测定空气中氧气含量的实验原理利用红磷燃烧消耗空气中的氧气，使集气瓶内气体体积变小，压强变小，从而在外部大气压的作用下使水槽内的水进入集气瓶，通过测量进入集气瓶中水的量来确定空气中氧气的体积分数去分析解答；
（2）从如果所用红磷的量不足，造成瓶内空气中的氧气没有完全被消耗，瓶内残留气体中还有氧气，所以会使所测得的氧气的体积分数偏小；如果装置的气密性不好，外界气体会进入集气瓶中，形成不了压强差，外面的水进入集气瓶内体积变小，造成所测得的氧气的体积分数偏小去分析解答；
（3）根据氮气的性质解答．

解答 解：（1）测定空气中氧气含量的实验原理利用红磷燃烧消耗空气中的氧气，使集气瓶内气体体积变小，压强变小，从而在外部大气压的作用下使水槽内的水进入集气瓶，通过测量进入集气瓶中水的量来确定空气中氧气的体积分数．红磷和氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷，产生大量白烟，其反应的文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；由于氧气大约占空气体积的1/5，所以会看到集气瓶内液面上升，且达到集气瓶容积的$\frac{1}{5}$；
（2）如果所用红磷的量不足，造成瓶内空气中的氧气没有完全被消耗，瓶内残留气体中还有氧气，所以会使所测得的氧气的体积分数偏小；如果装置的气密性不好，外界气体会进入集气瓶中，形成不了压强差，外面的水进入集气瓶内体积变小，造成所测得的氧气的体积分数偏小；未冷却到室温就打开止水夹，会使压强差变小，进入瓶内的水变少；
（3）集气瓶内液面上升且达到集气瓶容积的1/5，说明氧气的体积大约占空气体积的$\frac{1}{5}$；剩余的气体主要是氮气，水只上升五分之一，说明氮气难溶于水；由于红磷没有继续燃烧，说明氮气不能支持燃烧；
故答案为：
（1）红磷继续燃烧并生成大量白烟，一段时间后火焰熄灭；集气瓶内液面上升，且达到集气瓶容积的$\frac{1}{5}$；
 （2）磷不足或容器内温度还未冷却至室温就读数（或者装置漏气）；
（3）氮气不与水反应，不能燃烧，也不能支持燃烧．

点评 理解测定空气中氧气含量的实验原理：利用红磷燃烧消耗空气中的氧气，使左边集气瓶内气体体积变小，压强变小，从而在外部大气压的作用下使烧杯内的水进入集气瓶，通过测量进入集气瓶中水的量来确定空气中氧气的体积分数．