Question

某同学用如图装置进行“探究空气组成”的实验．实验步骤有：①先用止水夹子夹紧橡皮管；②点燃燃烧匙里的红磷；③将燃烧匙插入广口瓶，并塞上塞子；④燃烧完毕后，打开夹子等．请根据实验回答下列问题：
（1）将燃烧匙中的红磷点燃后放入广口瓶中，能观察到实验现象是：

 

；
（2）待广口瓶冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水会

 

，约达到广口瓶体积的

 

为止．如果实验后发现空气中的氧气的体积分数低于理论值，则实验失败的可能原因有哪些？（写一种即可）

 

；
（3）上述现象说明，空气主要由能支持燃烧的

 

气（约占

 

和性质较稳定的

 

气（约占

 

）组成．

Answer 1

分析：本题主要考查的是“测定空气中氧气的含量”，利用的原理是：利用一种物质与空气中的氧气反应（但不能和空气中的其他物质反应），并使氧气完全反应尽，空气中的气体体积减少，压强减小，烧杯中的水就会进入到广口瓶中，进入的水的体积就是减少氧气的体积，进而知道氧气占空气体积的体积分数．

解答：解：本题是利用一种物质在空气中与氧气反应，使其减少的原理，所以在药品的选择上必须是：在空气中能和氧气反应，生成物不能是气体的物质．红磷在空气中燃烧生成固体五氧化二磷，正好符合此要求．
（1）红磷是易燃物，广口瓶中有空气，故而能继续燃烧．红磷燃烧的产物是固体五氧化二磷，故而冒白烟．
故答案为：红磷继续燃烧，集气瓶内充满了白烟．
（2）①当白磷与氧气反应完全时，广口瓶内氧气耗尽，气体压强减小，所以打开弹簧夹时，水倒流到广口瓶中；
故答案为：被吸入广口瓶中
②氧气约占空气体积的

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5

，所以进入的水约占广口瓶体积的

1

5

；
故答案为：

1

5

③如果实验后发现空气中的氧气的体积分数低于理论值，实验现象就是水没有进入

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5

，说明氧气没有完全被反应尽或又进入了其他气体、或者是因为红磷燃烧放出热量，导致广口瓶内的气体膨胀．
故答案为：装置漏气； 红磷不足； 广口瓶内的温度未冷却到室温就打开了弹簧夹等．

点评：此实验是多年来课本中一直沿用的，但也有些弊端．比如说红磷燃烧后放入广口瓶时，打开瓶塞在塞紧瓶塞，这个过程就容易导致装置的气密性不好．现在比较科学的验证方法是：在两个注射器中间放上一段铜丝，然后用酒精灯加热，观察注射器活塞移动的刻度，此实验整个过程都在密闭中进行的，相对来说误差较小．