Question

17．“空气中氧气体积分数的测定”有多种方法，请按要求回答下列问题：
在燃烧匙内盛过量红磷，点燃红磷后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，红磷燃烧的现象是产生大量白烟，放热，其反应的化学方程式为4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温，打开止水夹，观察到的现象是水进入瓶内，液面至刻度“1”处；该实验除了得出氧气在空气中的体积分数之外，还能得出氮气具有的性质是化学性质不活泼；（任写一点）；
若测得空气中氧气的体积分数约为$\frac{1}{7}$，则可能的原因是红磷量不足；（任写一点）．若测得的氧气含量偏大，原因可能是止水夹没有夹紧．

Answer 1

分析 利用红磷能与氧气反应而不与空气中其它气体成分发生反应，经过过量红磷的完全燃烧使瓶内空气中氧气完全消耗而使气体体积减小，打开橡皮塞后进行瓶内水的体积即燃烧所消耗氧气的体积，从而测定出空气中氧气所占体积比．该实验也说明了氮气不易溶于水、不与红磷反应等，实验中若冷却不充分或红磷量不足等等都可能导致所测得气体体积小于$\frac{1}{5}$．

解答 解：
红磷燃烧产生大量白烟，放热；其反应的化学方程式为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
充分反应后，冷却到室温，打开止水夹，瓶内气体的减少而使压强减小，烧杯中水进行瓶中补充氧气所占的体积，即进行水的体积为原来氧气的体积；
瓶内剩余气体主要为氮气，进行的水体积只占瓶容积的$\frac{1}{5}$，可判断剩余的氮气不易溶于水，红磷也不能与氮气发生反应，可判断氮气化学性质不活泼；
如果红磷量不足而不能完全消耗氧气，燃烧后未完全冷却而剩余气体仍膨胀等，会出现最终气体减少的体积小于$\frac{1}{5}$；若测得的氧气含量偏大，原因可能是止水夹没有夹紧；
答案：产生大量白烟，放热；4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．水进入瓶内，液面至刻度“1”处；化学性质不活泼；止水夹没有夹紧

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、结论和注意事项，难度稍大．