Question

4．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过量的红磷，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，目的是耗尽氧气
（2）步骤③中打开止水夹后观察到的现象是水沿导管进入集气瓶，约占其气体体积的$\frac{1}{5}$．
（3）若将红磷换成炭粉，该实验不能成功，原因是生成CO₂气体，使瓶内压强无明显变化．
（4）该实验完毕，若进入集气瓶的水不到总容积的五分之一，你认为原因是装置漏气（答一点即可）
（5）该实验得出氮气的化学性质是：不燃烧，也不支持燃烧．

Answer 1

分析 （1）根据实验的注意事项来分析；
（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）木炭燃烧生成二氧化碳．
（4）如果操作不当，会影响实验结果，甚至会导致实验失败．只有熟悉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，才能正确解答本题；
（5）根据实验现象分析氮气的性质．

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．故填：耗尽氧气；
（2）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；故填：水沿导管进入集气瓶，约占其气体体积的$\frac{1}{5}$；
（3）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．故填：生成CO₂气体，使瓶内压强无明显变化；
（4）装置漏气最终会使瓶内气体减少的少，水倒流入瓶内的就少；红磷量不足，没有将氧气完全消耗；没有冷却到室温就打开止水夹，瓶内气压比室温下偏大，水倒流入瓶内的就少，这样都会使进入集气瓶的水不足容积的五分之一；故填：装置漏气（答案合理即可）；
（5）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（不燃烧，也不支持燃烧），也不能溶于水或与水反应；故填：不燃烧，也不支持燃烧．

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．