Question

10．已知空气的主要成分是氮气和氧气，某课外活动小组设计测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图所示：
（1）红磷在集气瓶中发生反应的文字表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．该实验中红磷稍过量，目的是使集气瓶中的氧气完全反应．有同学在做该实验时发现实验结果偏小，你知道还有哪些原因会导致这种结果，请写出其中一种装置漏气等．
（2）待燃烧停止，白烟消失并冷却后，打开止水夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水量约是集气瓶体积的$\frac{1}{5}$．剩下的气体主要是氮气，该气体在空气中的体积分数为$\frac{4}{5}$，由本实验还可以推知氮气的哪一性质？试写出其中一种不活泼．
（3）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？不能，理由是木炭燃烧生成了二氧化碳气体，瓶内压强不变．能否用铁丝替代？理由是铁丝在空气中不能燃烧．

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）红磷在集气瓶中燃烧，生成了五氧化二磷，反应的文字表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．该实验中红磷稍过量，目的是使集气瓶中的氧气完全反应．有同学在做该实验时发现实验结果偏小，导致这种结果的原因可能有：装置漏气、红磷的量不足等．
（2）待燃烧停止，白烟消失并冷却后，打开止水夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水量约是集气瓶体积的$\frac{1}{5}$．剩下的气体主要是氮气，该气体在空气中的体积分数为$\frac{4}{5}$，由本实验还可以推知氮气的性质不活泼、难溶于水等．
（3）若将红磷换成炭粉，该实验不能能获得成功，理由是木炭燃烧生成了二氧化碳气体，瓶内压强不变； 不能否用铁丝替代，理由是铁丝在空气中不能燃烧．
故答为：（1）磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷，使集气瓶中的氧气完全反应，装置漏气等；
（2）$\frac{1}{5}$，氮气，$\frac{4}{5}$，不活泼；
（3）不能，木炭燃烧生成了二氧化碳气体，瓶内压强不变；不能，铁丝在空气中不能燃烧．

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．