Question

10．某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如右图．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）红磷燃烧的化学反应的文字表达式是磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
（2）该实验中红磷需稍过量，目的是确保将集气瓶内的氧气消耗尽．
（3）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，由此可得出空气中氧气的体积分数约为五分之一．
（4）燃烧结束后，集气瓶内剩余的气体主要是氮气．由本实验可推知氮气具有的物理性质是难溶于水，化学性质是不助燃．

Answer 1

分析 （1）根据红磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷进行分析；
（2）根据该实验注意事项进行分析；
（3）根据红磷的燃烧现象、反应结合压强知识分析．红磷与氧气反应生成五氧化二磷固体，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；
（4）根据集气瓶中红磷燃烧的现象和进入水的体积进行分析．

解答 解：（1）红磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（2）该实验中红磷需稍过量，目的是：确保将集气瓶内的氧气消耗尽；
（3）点燃的红磷，在集气瓶燃烧，生成大量的白烟；由于红磷与氧气反应生成五氧化二磷固体，消耗了瓶内的气体，压强减小，所以，打开止水夹后观察到的现是：烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处；由此可得出空气中氧气的体积分数约为五分之一；
（4）红磷不能持续燃烧，说明剩余的氮气不具有助燃性，水只能进入五分之一，说明氮气难溶于水．
故答案为：（1）磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（2）确保将集气瓶内的氧气消耗尽；
（3）烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处；五分之一；
（4）难溶于水，不助燃．

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．