题目内容

12.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,目的是充分反应掉集气瓶中的氧气.
(2)步骤②集气瓶中的现象是红磷燃烧,生成大量的白烟,最后熄灭,其反应的文字表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷;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分数约 为五分之一.
(3)该实验可推论出氮气难(填“易”或“难”)溶于水和其化学性质不活泼(填“活泼”或“不活泼”)的结论.
(4)若将红磷换成炭粉,该实验能否获得成功?为什么?不能成功,原因是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
(5)若实验中进入集气瓶的水不足容积的五分之一,可能原因主要有:
①红磷量不足
②未冷却到室温就打开止水夹.

分析 (1)根据实验的目的与注意事项来分析;
(2)根据红磷的燃烧现象、反应结合压强知识分析.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;
(3)根据实验现象来分析;
(4)根据碳与氧气反应的生成物考虑;
(5)保证本实验成功的关键是:①装置气密性好;②红磷要足量;③要冷却至室温再读数.

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:充分反应掉集气瓶中的氧气;
(2)点燃的红磷,在集气瓶燃烧,生成大量的白烟,最后熄灭.红磷燃烧生成了五氧化二磷,反应的文字表达式为:磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷;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;这一现象说明空气中的氧气约占其体积的五分之一;故填:红磷燃烧,生成大量的白烟,最后熄灭;磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷;烧杯中的水倒流至集气瓶,液面上升在一等分刻度处;五分之一;
(3)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,也难溶于水或与水反应;故填:难;不活泼;
(4)因为炭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,所以不难将红磷换成炭粉;故填: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;
(5)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或装置漏气;故填:红磷量不足;未冷却到室温就打开止水夹.

点评 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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