Question

9．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）该实验中红磷稍过量，目的是使集气瓶中的氧气完全反应
（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，瓶内水量约占集气瓶容积的五分之一，由本实验还可以推知氮气有不能燃烧，不支持燃烧的化学性质．若液面低于$\frac{1}{5}$则原因可能①装置漏气②红磷不足③没有冷却至室温就打开止水夹．
（3）该实验中能否将红磷换成木炭粉不能，原因是木炭粉燃烧产物是二氧化碳气体，导致瓶内气体不能明显减少，气压也不会明显降低，上升水面几乎不上升．

Answer 1

分析 （1）点燃条件下，红磷燃烧生成五氧化二磷，该实验中红磷稍过量，目的是使集气瓶中的氧气完全反应；
（2）氧气约占空气总体积的五分之一；根据实验现象可以判断氮气的性质；如果装置漏气，红磷不足，没有冷却至室温就打开止水夹，都能够导致进入集气瓶中的水不到集气瓶容积的五分之一．
（3）碳粉燃烧产物是二氧化碳气体．

解答 解：（1）该实验中红磷稍过量，目的是使集气瓶中的氧气完全反应．
（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容积的五分之一；
由本实验还可以推知氮气不溶于水，不能燃烧，不支持燃烧．若实验后发现测定结果小于$\frac{1}{5}$，可能的原因是装置漏气，或红磷不足，或没有冷却至室温就打开止水夹．
（3）若将红磷换成炭粉，实验可能失败，理由是：木炭粉燃烧产物是二氧化碳气体，导致瓶内气体不能明显减少，气压也不会明显降低，上升水面几乎不上升．
答案：
（1）使集气瓶中的氧气完全反应；
（2）集气瓶容积的五分之一；不能燃烧，不支持燃烧；装置漏气；红磷不足；没有冷却至室温就打开止水夹．
（3）不能；碳粉燃烧产物是二氧化碳气体，导致瓶内气体不能明显减少，气压也不会明显降低，上升水面几乎不上升．

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．