Question

某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图A．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：
（1）该实验中红磷需稍过量，目的是

 

．集气瓶底要预先放一些水，目的是

 

．
（2）步骤②集气瓶中的现象是

 

，其反应的符号表达式为

 

，该反应属于

 

反应．步骤③中打开止水夹后观察到的现象

 

 由此可得出空气中氧气的体积分数约为

 

．若未等集气瓶冷却至室温就打开止水夹，则测得氧气体积分数偏

 

．
（3）该实验可推论出氮气

 

（填“易”或“难”）溶于水和其化学性质

 

（填“活泼”或“不活泼”）的结论．
（4）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？

 

，为什么？

 

．
（5）小倩设计了如图B所示的改进装置，其优点是

 

（只写一点）．理论上分析，玻璃管内液面最终将上升至

 

（填“1”或“2”或“3”或“4”） 处，但实测结果液面往往偏低，其原因可能是

 

（写1条）

Answer 1

考点：空气组成的测定,反应类型的判定,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：空气与水

分析：（1）根据化学反应文字表达式的书写分析．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）根据实验现象分析氮气的性质；
（4）根据木炭燃烧生成二氧化碳解答；
（5）改进后的实验避免了（1）中出现的问题，操作简单，也不会出现红磷在瓶外燃烧的过程．若出现液面偏低，应是红磷不足或是反应后温度过高，气体受热膨胀．

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．红磷燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷有毒，集气瓶底要预先放一些水，目的是吸收五氧化二磷，防止污染空气；
（2）红磷燃烧会生成五氧化二磷固体颗粒，所以观察现象会看到白烟，反应的符号表达式是：4P+5O₂

点燃  .

2P₂O₅；符合多变一，属于化合反应；
红磷与氧气反应，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；未等集气瓶冷却至室温就打开止水夹，则测得氧气体积分数偏小；
（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；
（4）因为木炭燃烧生成二氧化碳气体，集气瓶内的气体没有减少，不能测定空气中氧气的含量，所以实验中不能用木炭代替红磷；
（5）改进的实验可通过铜丝传导热量，使玻璃管中的铜丝和红磷反应，操作比（1）简单；氧气占空气体积的五分之一，所以从理论上液面会上升到刻度1处；若液面偏低，可能是红磷太少或是由于反应放热，导致温度过高，气体膨胀．故答案为：操作简单或实验误差小或不污染空气等；1；红磷不足或未冷却到室温就观察．
故答案为：
（1）确保集气瓶内的氧气消耗尽；吸收五氧化二磷，防止污染空气；
（2）产生大量白烟；4P+5O₂

点燃  .

2P₂O₅；化合；水被压入集气瓶，约为集气瓶体积的五分之一；21%；小；
（3）难；不活泼；
（4）木炭燃烧生成二氧化碳气体，集气瓶内的气体没有减少；
（5）操作简单；1；红磷不足．

点评：本题考查点很简单，就是对教材红磷和氧气的反应来设置的，但本题更多的注重了实验的细节之处，能培养学生严谨的科学思维，养成良好的学习行为习惯．