某同学设计了如下实验.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)该同学设计本实验的目的是测定空气中氧气含量．(2)步骤� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

16．

某同学设计了如下实验，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）该同学设计本实验的目的是测定空气中氧气含量．
（2）步骤②集气瓶中的现象是剧烈燃烧，发黄光，产生大量白烟，放热，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．
（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）在本实验中，若将红磷换成炭粉，为什么该实验不能获得成功？木炭和氧气反应又生成二氧化碳，没有改变集气瓶内的压强，达不到实验目的
（5）若实验结束后，该同学发现水进入到集气瓶中的体积小于$\frac{1}{5}$，写出可能的原因．（至少写2个）红磷的量不足，装置的气密性不好．

分析（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．
（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；根据实验现象分析；
（3）在该实验中，剩余的气体主要是氮气；
（4）木炭和氧气反应又生成二氧化碳，没有改变集气瓶内的压强．
（5）根据若实验中测得氧气的体积分数低于五分之一，则造成此误差的原因可能有红磷量太少，没有把装置内的氧气完全消耗；塞子未紧，装置漏气；未冷却到室温便测量．

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．
（2）步骤②集气瓶中的现象是剧烈燃烧，发黄光，产生大量白烟，放热，步骤③中打开止水夹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，由此得出的结论是：空气中氧气的体积分数约为五分之一；
（3）剩余的气体主要是氮气，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；则该实验可推断出氮气难溶于水和其化学性质不活泼的结论．
（4）测定空气中氧气的体积分数利用的是压强的改变，所以若把红磷换成木炭，木炭和氧气反应又生成二氧化碳，没有改变集气瓶内的压强，达不到实验目的．
（5）实验结束后，发现进入集气瓶的水的体积小于$\frac{1}{5}$，那么可能的原因有：①装置的气密性不好；②红磷的量不足，集气瓶中的氧气没有完全反应；③未待整个装置冷却至室温就打开止水夹．
故答案为：（1）测定空气中氧气含量；
（2）剧烈燃烧，发黄光，产生大量白烟，放热；烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处；
（3）难；不活泼；
（4）木炭和氧气反应又生成二氧化碳，没有改变集气瓶内的压强，达不到实验目的．
（5）红磷的量不足，装置的气密性不好．

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．