Question

16．某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，装置如图．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，目的是使氧气消耗完全；
（2）步骤②中现象是红磷燃烧产生大量白烟；其反应的文字表达式为红磷+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水回流至集气瓶标记的1/5处．
（3）该实验可推论出氮气难（填“易”或“难”）溶于水．
（4）实验结束后，发现水回流少于瓶内空气体积的$\frac{1}{5}$，请分析可能的原因装置的气密性不好/红磷的量不足等等．（答一条即可）
（5）若将红磷换成硫粉，该实验能否获得成功不能？为什么因为硫燃烧生成二氧化硫是气体，气压不变，水不回流．

Answer 1

分析 （1）根据该实验注意事项分析；
（2）根据红磷的燃烧现象、反应结合压强知识分析．红磷与氧气反应生成五氧化二磷固体，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）根据集气瓶内剩余的气体主要是氮气分析氮气的性质；
（4）根据实验注意事项解答；
（5）根据测定空气中氧气含量的实验的原理分析．

解答 解：（1）该实验中红磷需稍过量，目的是：确保将集气瓶内的氧气消耗尽；
（2）点燃的红磷，在集气瓶燃烧，生成大量的白烟．红磷燃烧生成了五氧化二磷，反应的文字表达式为：红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；由于红磷与氧气反应生成五氧化二磷固体，消耗了瓶内的气体，压强减小，所以，打开止水夹后观察到的现是：烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处；
（3）由于集气瓶内剩余的气体主要是氮气，由此可知氮气的性质是不溶于水；
（4）实验结束后，发现水回流少于瓶内空气体积的$\frac{1}{5}$，分析可能的原因是：装置的气密性不好/红磷的量不足，等等；
（5）不能，因为碳粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流．
故答案为：
（1）使氧气消耗完全；
（2）红磷燃烧产生大量白烟；红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$ 五氧化二磷；水回流至集气瓶标记的1/5处．
（3）难；
（4）装置的气密性不好/红磷的量不足等等；
（5）不能，因为硫燃烧生成二氧化硫是气体，气压不变，水不回流．

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．