Question

6．某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图1．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，目的是把集气瓶中的氧气耗尽．
（2）步骤②集气瓶中的现象是红磷燃烧，发黄光、冒白烟，生成一种白色固体，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进入集气瓶，约占集气瓶容积的五分之一，由此可得出空气中氧气的体积分数约为氧气约占空气体积的五分之一．
（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，原因是炭粉燃烧生成二氧化碳气体．
（5）图2所示是木炭在氧气中燃烧的实验操作，试回答下列问题：
做木炭在氧气中燃烧的实验时，如果一开始就把红热的木炭很快地插入盛氧气的集气瓶下部，会出现的后果是一会儿就会熄灭，正确的操作应是从上到下慢慢插入；C图中，木炭在氧气中燃烧发生的现象是发出白光、放出热量；燃烧停止后，取出坩埚钳，往集气瓶里加入少量的澄清石灰水，振荡，发生的现象是澄清石灰水变浑浊．
（6）做铁丝在氧气中燃烧的实验时，把铁丝绕成螺旋状，前端系一根火柴，其作用是引燃铁丝，实验中可观察到的现象是铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成一种黑色的固体；集气瓶里预先要装入少量的细沙或水，原因是以防高温生成物溅落炸裂瓶底；写出这一反应的文字表达式铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁．
（7）由此我还想到了下列物质反应的文字表达式：
铁+氧气：铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁；硫+氧气：硫+氧气$\stackrel{点燃}{→}$二氧化硫它们都和氧气发生了反应，所以属于氧化反应，还属于化合反应．

Answer 1

分析 （1）根据实验的注意事项来分析；
（2）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）据实验现象推测氮气的性质；
（4）碳燃烧生成二氧化碳气体；
（5）根据木炭在氧气中燃烧的注意事项、现象、生成物的性质及注意事项分析有关的问题．二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊．
（6）由铁丝在氧气中燃烧的实验的现象、注意事项进行分析解答．
（7）根据文字表达式的写法以及反应类型的判断依据来分析．

解答 解：（1）为了把集气瓶中的氧气耗尽，使实验结果更准确，红磷应该过量．故填：把集气瓶中的氧气耗尽．
（2）红磷与氧气反应，生成了白烟五氧化二磷固体，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，约为集气瓶容积的五分之一，由此可以得出：氧气约占空气体积的五分之一这一结论；故填：红磷燃烧，发黄光、冒白烟，生成一种白色固体；磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；烧杯中的水进入集气瓶，约占集气瓶容积的五分之一；氧气约占空气体积的五分之一；
（3）瓶中氧气被耗尽后，剩余气体主要是氮气，集气瓶中的水约占集气瓶容积的五分之一，说明氮气难溶于水；化学性质稳定；故填：难；不活泼；
（4）不能用炭粉代替红磷，这是因为炭粉燃烧生成二氧化碳气体，会导致水无法进入集气瓶，从而导致无法测定空气中氧气的含量．故填：不能；炭粉燃烧生成二氧化碳气体；
（5）做木炭在氧气中燃烧的实验时，如果一开始就把红热的木炭很快地插入盛氧气的集气瓶下部，由于木炭燃烧放出大量的热会使氧气体积膨胀，从瓶口逸出，会出现的后果是：一会儿就会熄灭，正确的操作应是：从上到下慢慢插入；木炭在氧气中燃烧发生的现象是：发出白光、放出热量；由于木炭燃烧生成了二氧化碳能与氢氧壶盖反应生成了碳酸钙沉淀．所以，燃烧停止后，取出坩埚钳，往集气瓶里加入少量的澄清石灰水，振荡，发生的现象是澄清石灰水变浑浊．
故答为：一会儿就会熄灭；从上到下慢慢插入；发出白光、放出热量；澄清石灰水变浑浊．
（6）细铁丝一段系一根火柴的目的是引燃铁丝；铁丝在氧气中燃烧，反应中观察到的实验现象是铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成一种黑色的固体；集气瓶底预先铺上一层细沙或少量的水，防止生成物落下来炸裂集气瓶；该反应的文字表达式是铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁．故填：引燃铁丝；铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成一种黑色的固体；以防高温生成物溅落炸裂瓶底；铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁；
（7）铁与氧气在点燃的条件下反应生成四氧化三铁；硫与氧气反应生成二氧化硫，二者均属于两种物质反应生成一种物质的化合反应，也是物质与氧气发生的反应，属于氧化反应．故填：铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁；硫+氧气$\stackrel{点燃}{→}$二氧化硫；氧化；化合．

点评 选择消耗氧气的物质时，该物质应该只能够和空气中的氧气反应，并且生成物是固体．