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．该同学的实验步骤如下：
①将图中的集气瓶分别分为5等份，并做好标记．
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

 

．
（2）步骤②集气瓶中的现象是

 

，步骤③中打开止水夹后观察到的现象是

 

，由此可得出结论，氧气约占

 

．
（3）该实验还可推论出氮气

 

（填“易”或“不易”）溶于水和其化学性质

 

（填“活泼”或“不活泼”）的结论．
（4）若将红磷换成碳粉，

 

（填“能”或“不能”）成功．
（5）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的

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5

，你认为导致这一结果的原因可能是

 

（答两点）．

Answer 1

考点：空气组成的测定

专题：空气与水

分析：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．
（1）红磷过量，可使集气瓶中的氧气完全消耗，减少误差；
（2）由于红磷消耗了空气中的氧气使集气瓶内的压强减小，打开止水夹后观察到：水沿导管倒流进入集气瓶中，倒流至集气瓶容积的

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处；
（3）在该实验中，剩余的气体主要是氮气，说明氮气不溶于水，氮气不能燃烧，也不能支持燃烧，化学性质稳定；
（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）红磷不足、装置漏气、点燃后没有迅速伸入集气瓶并塞紧橡皮塞、没有冷却到室温就打开弹簧夹等都可以使测定的结果不准确．

解答：解：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．
（1）红磷过量，可使集气瓶中的氧气完全消耗；故答案为：充分反应掉集气瓶中的氧气；
（2）红磷燃烧，发黄光，产生大量白烟，放出大量的热；由于红磷消耗了空气中的氧气使集气瓶内的压强减小，打开止水夹后观察到的现象是：水沿导管倒流进入集气瓶中，倒流至集气瓶容积的

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处，可以得出空气中氧气的体积分数约为

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；故答案为：红磷燃烧，发黄光，产生大量白烟，放出大量的热水沿导管倒流进入集气瓶中，倒流至集气瓶容积的

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处；

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；
（3）在该实验中，剩余的气体主要是氮气，说明氮气不溶于水，氮气不能燃烧，也不能支持燃烧，化学性质稳定；故答案为：难；不活泼；
（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，故答案为：不能成功，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；
（5）红磷不足、装置漏气、没有冷却到室温就打开弹簧夹等都能使测定的结果偏小．故：红磷不足；装置漏气．
故答案为：
（1）充分反应掉集气瓶中的氧气．
（2）红磷燃烧，发黄光，产生大量白烟，放出大量的热，水沿导管倒流进入集气瓶中，倒流至集气瓶容积的

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处，

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．
（3）不易，不活泼．
（4）不能．
（5）红磷不足；装置漏气．

点评：本题考查学生对实验原理与实验操作的理解与评价等，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．