Question

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将图中的集气瓶按体积分为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，然后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

 

；
（2）步骤②集气瓶中的现象是，步骤③中打开止水夹后观察到的现象是

 

，此可得出空气中氧气的体积分数约为

 

．
（3）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？为什么？

 

．
（4）小明在做氧气的性质实验时，如图操作，其中螺旋状铁丝的末端系一根火柴的作用是

 

．
如果该实验中集气瓶炸裂了，其可能的原因是

 

．
（5）小明对铁丝在氧气中燃烧为什么会火星四射进行探究．下表是他将纯镁条和不同含碳量的铁丝（镁条和铁丝直径均为0.4mm）放入氧气中燃烧时的实验现象的记录．请分析回答：

物质	镁条	含碳0.05%的铁丝	含碳0.2%的铁丝	含碳0.6%的铁丝
燃烧时 的现象	剧烈燃烧，发出 耀眼白光，无火星	剧烈燃烧 极少火星	剧烈燃烧 少量火星	（未填）

由此你得出的结论是

 

；推测“未填”格内可能的现象是

 

．

Answer 1

考点：空气组成的测定

专题：空气与水

分析：（1）根据该实验注意事项分析；
（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）根据测定空气中氧气含量的实验的原理分析．
（4）根据铁丝在氧气中燃烧的现象、注意注意的事项分析回答；
（5）通过对比可知铁丝含碳越高，火星越多，所以铁丝在氧气中燃烧产生火星四射现象与含碳量有关．

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；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；由此可得出空气中氧气的体积分数约为五分之一．本实验还可推知氮气：难溶于水，不支持燃烧；
（3）若将红磷换成炭粉，该实验不能获得成功，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．
（4）在做铁丝在氧气中燃烧实验时，在螺旋状铁丝的末端系一根火柴的作用是引燃铁丝．
铁丝在氧气中燃烧，集气瓶炸裂了，其可能的原因是：集气瓶底部未加少量的水或细砂．
（5）由实验现象可以看出，当铁丝中含碳量越多时，燃烧时火星就越多，因此铁丝燃烧火星四射是由里面的炭引起的；由前三项对比可知铁丝含碳量越高火星越多，故答案为：剧烈燃烧，火星四射．
故答案为：
（1）确保将集气瓶内的氧气消耗尽；
（2）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． 难溶于水．
（3）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．
（4）引燃铁丝．集气瓶底部未加少量的水或细砂．
（5）当铁丝中含碳量越多时，燃烧时火星就越多；剧烈燃烧，火星四射．

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．本题还通过对比实验探究考查铁丝燃烧的现象，同时要求能从探究中学会对比分析．