Question

1．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）该实验中红磷需稍过量，目的是确保集气瓶内的氧气消耗尽．
（2）步骤②集气瓶中的现象是产生大量白烟，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，由此可得出氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$
（3）红磷燃烧的文字表达式红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
（4）有同学：用碳替代红磷，完成上述实验，发现集气瓶内并没有吸入水，其原因是因为碳粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流．

Answer 1

分析 （1）根据该实验注意事项分析；
（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；
（3）根据红磷燃烧生成了五氧化二磷固体解答；
（4）根据炭粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体解答．

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）红磷燃烧，产生大量白烟，放热，生成了五氧化二磷固体，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，约为集气瓶体积的五分之一；据实验现象可得出空气中氧气的体积分数约为五分之一；
（3）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式是红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（4）因为炭粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流，所以不能将红磷换成炭粉．
故答案为：
（1）确保集气瓶内的氧气消耗尽；
（2）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；$\frac{1}{5}$；
（3）红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（4）因为碳粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流．

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．