Question

8．小军根据燃烧红磷测定空气中氧气含量的实验原理，用红磷测定空气中氧气的含量，并按如图所示装置进行实验．  
（1）红磷燃烧的现象是：产生大量的白烟，放出热量．
（2）冷却后打开弹簧夹的现象是有水进入集气瓶，水位上升约$\frac{1}{5}$．
（3）此反应的文字表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．成功后得出结论：空气中约含$\frac{1}{5}$体积的氧气
（4）实验后，若进入集气瓶中的水的体积不到容积的$\frac{1}{5}$，你认为导致这一结果的原因可能
红磷量不足；装置漏气．
（5）小军又检查装置气密性后，将盛有足量红热木炭的燃烧匙迅速伸入广口瓶中，并把塞子塞紧，待红热的木炭熄灭并冷却至室温后，就打开弹簧夹，并未发现倒吸现象．经过认真分析，小军发现实验失败的原因是（答一条）木炭燃烧生成气体，使集气瓶中的压强没有变化．

Answer 1

分析 （1）根据红磷燃烧的现象解答；
（2）根据红磷与空气中的氧气反应，并使氧气完全反应尽，空气中的气体体积减少，压强减小，烧杯中的水就会进入到集气瓶中，进入的水的体积就是减少氧气的体积，进而知道氧气占空气体积的体积分数解答；
（3）根据红磷燃烧生成五氧化二磷解答；
（4）产生误差的原因可以从装置的气密性、药品的用量、装置是否冷却等方面进行分析解答；
（5）本实验是借助能够和空气中某一成分的反应消耗掉装置内气体，并且通过等体积外界气体的进入实现对消耗气体体积的测定．

解答 解：（1）实验中观察到的现象是：红磷燃烧产生大量白烟，放出热量；
（2）红磷燃烧消耗了空气中的氧气，使得瓶内压强减少，打开弹簧夹后，有水进入集气瓶，水位上升约$\frac{1}{5}$，水位上升的体积就是氧气的体积，由此可得出结论：空气中约含$\frac{1}{5}$体积的氧气；
（3）磷与氧气在点燃条件下反应，生成五氧化二磷，该反应的文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（4）若红磷的量不足，导致不能将装置内的氧气完全反应掉，因此测得氧气的体积分数小于$\frac{1}{5}$；
若装置漏气，导致空气进入集气瓶内，因此测得的氧气的体积分数小于$\frac{1}{5}$；
若未等到装置冷却到室温，就打开止水夹，会使集气瓶内的气体处于膨胀状态，因此测得的氧气体积分数会小于$\frac{1}{5}$．
（5）实验原理是通过可燃物消耗氧气使装置内气压减小，外界液体就可以等体积进入，从而测定出氧气的体积．所以改进实验要建立的此原理上．至于实验出现的失败，就与该原理有关，与是否能够消耗氧气有关，与能否完全消耗氧气有关，与外界气体能否有效进入有关，而在具体回答是要结合本题的环境来回答：木炭燃烧生成气体，使集气瓶中的压强没有变化．
故答案为：（1）产生大量的白烟，放出热量；
（2）有水进入集气瓶，水位上升约$\frac{1}{5}$；
（3）磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；空气中约含$\frac{1}{5}$体积的氧气；
（4）红磷量不足；装置漏气．
（5）木炭燃烧生成气体，使集气瓶中的压强没有变化．

点评 本题主要考查用红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论，难度比较小，是基础性题目．