Question

18．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）该实验中红磷稍过量，目的是完全反应掉瓶内的氧气．
（2）观察到红磷燃烧的现象生成了大量的白烟、放出大量的热，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$\frac{1}{5}$，由本实验还可以推知氮气性质有难溶于水、不燃烧、不支持燃烧．
（3）写出反应的表达式：红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷
（4）若液面低于$\frac{1}{5}$则原因可能是
①红磷的量不足②装置漏气③未等到装置冷却到室温就打开了止水夹
（5）如果用木炭代替红磷做该实验，是否可行？不行，如果不行，怎样改进？集气瓶底加入少量的氢氧化钠溶液．

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．最后根据氮气的性质进行解答．

解答 解：（1）测定空气中氧气含量，要将装置内的氧气完全消耗掉，该实验中红磷稍过量，目的是：完全反应掉瓶内的氧气．
（2）观察到红磷燃烧的现象生成了大量的白烟、放出大量的热，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$\frac{1}{5}$，由本实验过量的红磷消耗掉氧气后不再燃烧，说明氮气不能燃烧、不能支持燃烧；冷却至室温后，打开弹簧夹，加入集气瓶的水约占其容积的$\frac{1}{5}$，水不再继续进入，可说明氮气不易溶于水．
（3）红磷燃烧生成了五氧化二磷，反应的表达式是：红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（4）若液面低于$\frac{1}{5}$则原因可能是：①红磷的量不足，②装置漏气，③未等到装置冷却到室温就打开了止水夹
（5）由于木炭燃烧生成了二氧化碳气体，瓶内的压强不变，如果用木炭代替红磷做该实验是不可行的．由于二氧化碳能与氢氧化钠反应，如果用木炭代替红磷做该实验，改进的措施是：集气瓶底加入少量的氢氧化钠溶液．
故答案为：（1）完全反应掉瓶内的氧气．（2）生成了大量的白烟、放出大量的热；$\frac{1}{5}$；难溶于水，不能燃烧、不能支持燃烧．（3）红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；（4）①红磷的量不足，②装置漏气，③未等到装置冷却到室温就打开了止水夹．（5）不可行，集气瓶底加入少量的氢氧化钠溶液．

点评 本题难度不大，掌握用燃烧法测定空气中氧气含量的实验原理、注意事项等是正确解答本题的关键．