Question

11．测定空气中氧气含量的实验装置如图所示．实验步骤如下：
①在集气瓶内加入少量水，并做好标记，将标记以上的部分按体积分为5等份；②检查装置的气密性；③在燃烧匙内装入足量红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，立即伸入集气瓶中并塞紧橡皮塞；④充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹．请你根据实验回答下列问题：
（1）步骤③中为什么红磷必须是足量的为了把氧气全部消耗
（2）步骤④中打开止水夹后观察到的现象为：水被压入集气瓶
（3）实验得出的关于空气组成的结论是空气中氧气的体积分数约为五分之一：
（4）该实验还可推论出氮气的性质有（写出两条即可）：氮气不能与红磷反应、也不能溶于水或与水反应
（5）实验操作注意的问题（写出一条即可）装置气密性要好；红磷要足量；要冷却到室温再打开弹簧夹等．
（6）盛放在燃烧匙内的物质是红磷，用木炭或硫行不行？简述原因．?碳粉和硫粉燃烧产物是二氧化碳、二氧化硫气体，导致瓶内气体不能明显减少，不能形成压强差
（7）实验完毕后，发现测定的氧气，体积分数低于21%．请你分析原因可能有哪些？红磷的量不足，使瓶内氧气未耗尽； ②瓶塞未塞紧，使外界空气进入瓶内（合理即可）．

Answer 1

分析 根据红磷的燃烧结合压强知识分析，红磷与氧气反应生成固体，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；燃烧着的红磷熄灭了说明氮气不支持燃烧，集气瓶内水平面上升一定高度后，不能继续上升，此现象能说明氮气不易溶于水．根据实验容易出现的问题分析如果所侧氧气的体积分数偏小的原因即可；

解答 解：（1）红磷必须是足量的原因是：为了把氧气全部消耗；
（2）红磷与氧气反应，生成了五氧化二磷固体，所以会导致集气瓶内压强减小，水被压入集气瓶；
（3）进入的水量正好占据集气瓶内氧气的空间，约为集气瓶体积的五分之一；据实验现象可得出空气中氧气的体积分数约为五分之一；
（4）剩余的气体主要是氮气，水进入瓶内占五分之一，不再继续进入说明氮气不能与红磷反应，也不能溶于水或与水反应；
（5）实验操作中应注意的问题有：装置气密性要好；红磷要足量；要冷却到室温再打开弹簧夹等；
（6）盛放在燃烧匙内的物质是红磷；不选用木炭或硫作为药品的原因是：碳粉和硫粉燃烧产物是二氧化碳、二氧化硫气体，导致瓶内气体不能明显减少，不能形成压强差．
（7）根据实验中容易出现导致如果所测氧气的体积分数偏小的原因可知能导致该现象的理由是：①红磷的量不足，使瓶内氧气未耗尽； ②瓶塞未塞紧，使外界空气进入瓶内； ③未冷却至室温就打开止水夹，使进入瓶内水的体积减少；④烧杯中的水不够等．都会使进入的水少于五分之一等．
故答案为：
（1）为了把氧气全部消耗；
（2）水被压入集气瓶；
（3）空气中氧气的体积分数约为五分之一；
（4）氮气不能与红磷反应，也不能溶于水或与水反应（合理即可）；
（5）装置气密性要好；红磷要足量；要冷却到室温再打开弹簧夹等；
（6）不行；碳粉和硫粉燃烧产物是二氧化碳、二氧化硫气体，导致瓶内气体不能明显减少，不能形成压强差．
（7）①红磷的量不足，使瓶内氧气未耗尽； ②瓶塞未塞紧，使外界空气进入瓶内（合理即可）；

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．