题目内容
3．
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，目的是确保将集气瓶内的氧气消耗尽；
（2）步骤②集气瓶中的现象是红磷燃烧，生成大量的白烟，其反应的文字表达式为红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（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约为空气总体积的$\frac{1}{5}$．
（4）该实验可推论出氮气不易溶于水和其具有不能燃烧也不能支持燃烧的化学性质．
（5）若将红磷换成炭粉，该实验能不能获得成功？为什么？不能成功，原因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．
分析 （1）根据该实验注意事项分析；
（2）根据红磷的燃烧现象及反应写出反应的文字表达式；
（3）根据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）根据集气瓶内剩余的气体主要是氮气分析氮气的性质；
（5）根据测定空气中氧气含量的实验的原理分析．
解答 解：（1）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；
（2）点燃的红磷，在集气瓶燃烧，生成大量的白烟．红磷燃烧生成了五氧化二磷，反应的文字表达式为：红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（3）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，说明氧气约占空气体积的五分之一；
（4）由于集气瓶内剩余的气体主要是氮气，由此可知氮气的性质是不溶于水、不能燃烧也不能支持燃烧；
（4）不能，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．
故答为：（1）确保将集气瓶内的氧气消耗尽；（2）红磷燃烧，生成大量的白烟，红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；（3）烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处；$\frac{1}{5}$；（4）不易；不能燃烧也不能支持燃烧；（5）不能，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 本题能通过实验探究的方式考查了氧气含量的测定，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．
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