Question

11．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，将止水夹夹紧，在酒精
灯的火焰上点燃红磷后，并立即迅速伸入集气瓶内，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，目的是耗尽氧气；反应的文字表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
（2）由本实验还可推知氮气的哪些性质？试写出一种不可燃或不能支持红磷燃烧或不溶于水．
（3）若将红磷换成木炭且不改变其它药品和装置，该实验能否获得成功否（填“能”或“否”）？理由是木炭燃烧会生成二氧化碳气体．
（4）查阅资料得知，当空气中氧气的体积分数降至约为7%以下时，红磷不再燃烧．由此可知，燃烧红磷法测定结果不够准确的原因的是氧气不能完全反应或耗尽使结果偏小．
（5）某课外活动小组查阅资料知道五氧化二磷是一种有毒物质，所以对该实验进行了改进：在由两个注射器组成的密闭系统内共有50mL空气，然后给装有细铜丝的玻璃管加热如图2．回答下列问题：
①实验结束后，注射器内的气体总体积理论上应该减少约10mL（保留整数）．
②在实验的加热过程中，交替缓慢推动两个注射器的目的是让氧气充分与铜丝接触反应使结果准确．写出该反应的文字表达式是铜+氧气$\stackrel{加热}{→}$氧化铜．
③该实验改进后的优点是不污染环境或实验结果较准确（任写一点）．

Answer 1

分析 （1）根据该实验注意事项分析；根据化学反应文字表达式的书写分析．
（2）氮气难溶于水，也不能与水发生反应；
（3）测定空气中氧气的体积分数利用的是压强的改变，所以若把红磷换成木炭，木炭和氧气反应又生成二氧化碳，没有改变集气瓶内的压强，达不到实验目的．
（4）氧气含量太少时，可燃物无法燃烧；
（5）根据空气中氧气的体积分数计算；根据交替缓慢推动两个注射器能使气体与红磷充分接触进行解答．

解答 解：（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式是：红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
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．
（2）水进入瓶内占五分之一．不再继续进入说明氮气不可燃或不能支持红磷燃烧，也不能溶于水或与水反应；
（3）测定空气中氧气的体积分数利用的是压强的改变，所以若把红磷换成木炭，木炭和氧气反应又生成二氧化碳，没有改变集气瓶内的压强，达不到实验目的．
（4）由实验探究可知，燃烧红磷法测定结果不够准确的原因的是：氧气不能完全反应或耗尽使结果偏小；
（5）①空气中氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$，由两个注射器组成的密闭系统内共有50mL空气，则氧气的体积为50mL×$\frac{1}{5}$≈10mL；
②交替缓慢推动两个注射器能使气体与红磷充分接触，以便耗尽装置内的氧气．铜丝与氧气生产氧化铜，方程式为：铜+氧气$\stackrel{加热}{→}$ 氧化铜；
③该实验改进后污染环境或实验结果较准确
故答案为：（1）耗尽氧气；磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（2）不可燃或不能支持红磷燃烧或不溶于水；
（3）否，木炭燃烧会生成二氧化碳气体；
（4）氧气不能完全反应或耗尽使结果偏小；
（5）①10mL②让氧气充分与铜丝接触反应使结果准确；铜+氧气$\stackrel{加热}{→}$ 氧化铜；
③不污染环境或实验结果较准确；

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．