Question

4．某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（见图I）进行了大胆改进，设计图（Ⅱ）（选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果．请你对比分析图I、图Ⅱ实验，回答下列有关问题：
 
（1）图I实验中红磷燃烧的实验现象是：红磷燃烧，产生大量白烟，等A瓶冷却后打开弹簧夹，现象为烧杯中的水沿导气管进入集气瓶，约占集气瓶剩余容积的五分之一．变化过程用文字表示为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷，该反应属于化合反应．
（2）进入集气瓶中水的体积明显小于$\frac{1}{5}$，原因是红磷的量太少（或装置漏气）（答一条）．
（3）通过实验，还可以推断集气瓶中剩余气体的性质是既不溶于水，也不支持燃烧．
（4）某同学用图Ⅱ实验的操作步骤如下：
①点燃酒精灯．
②撤去酒精灯，待试管冷却后松开止水夹．
③将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将止水夹夹紧橡皮管．
④读取注射器活塞的数据．你认为正确的实验操作顺序是③①②④（填序号）．
（5）图Ⅱ实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为1mL刻度处才停止．
（6）对照图I、图Ⅱ实验，图Ⅱ实验的装置有何优点？红磷燃烧的产物不污染空气（或能读出燃烧时消耗氧气的体积，减小实验误差）（回答一点即可）．

Answer 1

分析 （1）根据红磷在空气中燃烧的现象、反应原理以及反应的基本类型判断方法来分析；
（2）如果装置漏气，红磷不足，没有冷却至室温就打开弹簧夹，都能够导致进入集气瓶中的水不到集气瓶容积的五分之一；
（3）根据氮气难溶于水和其化学性质不活泼解答；
（4）根据实验的步骤来分析；
（5）氧气约占空气总体积的五分之一；
（6）不同是实验装置，优缺点不同．

解答 解：（1）图I实验中红磷燃烧的实验现象是：产生大量的白烟，放出大量的热．等A瓶冷却后打开止水夹，现象为：烧杯中的水倒流进集气瓶，约占瓶内体积的五分之一
该反应由磷与氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷．该反应的文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．该反应由两种物质反应生成一种物质，符合化合反应的概念，属于化合反应；故填：红磷燃烧，产生大量白烟；烧杯中的水沿导气管进入集气瓶，约占集气瓶剩余容积的五分之一；磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；化合反应；
（2）若用图I装置实验结果是：空气中氧气含量比正常值偏小，其操作上的原因可能是没有冷却至室温就打开弹簧夹．故填：红磷的量太少（或装置漏气）（答案合理即可）；
（3）通过实验还可以推断集气瓶中氮气难溶于水和其化学性质不活泼．故填：既不溶于水，也不支持燃烧；
（4）图Ⅱ实验正确的实验操作顺序是：③①②④．故填：③①②④；
（5）图II所示实验中，试管中的氧气体积为：45mL×$\frac{1}{5}$=9mL，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约1mL刻度处才停止．
故填：1；
（6）对照图I实验，图Ⅱ实验具有以下优点：减少实验误差，节省燃料，不污染环境，便于读数．故答案为：红磷燃烧的产物不污染空气（或能读出燃烧时消耗氧气的体积，减小实验误差）（答案合理即可）．

点评 本题主要考查用红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项，难度稍大．