Question

19．已知空气的主要成分是氮气和氧气，某课外活动小组设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图所示：
（1）实验中红磷要过量，其目的是全部消耗掉集气瓶中内的氧气．
（2）加紧弹簧夹，在空气中点燃红磷，并迅速深入集气瓶中，塞紧橡皮塞，此时观察到的主要现象是红磷燃烧，产生了大量的白烟，反应的文字表达式是红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷（用字母表达亦可）．
（3）待燃烧停止，白烟消失并冷却至室温后，打开弹簧夹，观察到的现象是烧杯中的水进入集气瓶，水倒流入集气瓶中的体积约占集气瓶剩余体积的$\frac{1}{5}$，出现该现象的原因是红磷燃烧消耗了氧气，氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$．
（4）若实验中测得氧气的体积分数小雨$\frac{1}{5}$，则造成这种误差的可能原因有哪些？（至少写三种）
①红磷的量不足；②装置漏气；③未等到装置冷却到室温就打开了弹簧夹．
（5）从该实验中还可推知氮气的那些性质？是写出其中的两种：
①氮气难溶于水；②氮气不燃烧、不支持燃烧．

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）红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷．该实验中红磷稍过量，目的是全部消耗掉集气瓶中内的氧气；
（2）加紧弹簧夹，在空气中点燃红磷，并迅速深入集气瓶中，塞紧橡皮塞，此时观察到的主要现象是红磷燃烧，产生了大量的白烟，反应的文字表达式是：红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
（3）待燃烧停止，白烟消失并冷却至室温后，打开弹簧夹，观察到的现象是：烧杯中的水进入集气瓶，水倒流入集气瓶中的体积约占集气瓶剩余体积的$\frac{1}{5}$，出现该现象的原因是 红磷燃烧消耗了氧气，氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$．
（4）若实验中测得氧气的体积分数小于$\frac{1}{5}$，则造成这种误差的可能原因有：①红磷的量不足；②装置漏气；③未等到装置冷却到室温就打开了弹簧夹．
（5）从该实验中水倒流入集气瓶中的体积只有的$\frac{1}{5}$而未充满整个集气瓶，说明了氮气是难溶于水的；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；
答案：（1）全部消耗掉集气瓶中内的氧气．（2）红磷燃烧，产生了大量的白烟；红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．（3）烧杯中的水进入集气瓶，水倒流入集气瓶中的体积约占集气瓶剩余体积的$\frac{1}{5}$，红磷燃烧消耗了氧气，氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$，（4）①红磷的量不足；②装置漏气；③未等到装置冷却到室温就打开了弹簧夹．（5）难溶于水的；不燃烧不支持燃烧．

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．