Question

9．某实验小组设计了测定空气中氧气含量的实验，装置如图所示．该实验中，红磷需稍过量，待燃烧停止，装置冷却后，打开止水夹，观察烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终接近刻度$\frac{1}{5}$处．由此可知，氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$．
（1）由本实验还可推知氮气的哪些性质？试写出其中的一条物理性质难溶于水 和化学性质不支持燃烧．
（2）若将红磷换成炭粉，该实验能否成功？否（填“能”或“否”）．
（3）若进入瓶中的水的高度略大于$\frac{1}{5}$刻度，则可能的原因是什么？点燃红磷后没有迅速伸入瓶中，而是在瓶中停留时间过长．

Answer 1

分析 本题是测定空气中氧气的含量，我们常用燃烧红磷或白磷的方法，因为磷燃烧生成白色固体五氧化二磷，几乎不占空间，使得内外产生气压差，从而得到正确的结论．因此在选择可燃物时，必须考虑到：燃烧的条件；生成物的状态；不与空气中其他物质发生反应．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）根据烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终接近刻度1处可知，氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$；水倒流入集气瓶中的体积只有的$\frac{1}{5}$，若氮气易溶于水，则倒流入瓶内的水几乎会充满整个集气瓶，因此氮气是难溶于水的；红磷燃烧一会熄灭了，说明氮气不燃烧不支持燃烧，其化学性质不活泼；
（2）炭粉燃烧消耗氧气，同时生成二氧化碳气体，集气瓶内压强基本不变．故不能将红磷换成炭粉；
（3）若进入瓶中的水的高度略大于$\frac{1}{5}$刻度，则可能的原因是点燃红磷后没有迅速伸入瓶中，而是在瓶中停留时间过长．
故答案为：（1）难溶于水；不支持燃烧；（2）否；（3）点燃红磷后没有迅速伸入瓶中，而是在瓶中停留时间过长．

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．