Question

6．小明利用如图1所示的装置测定空气中氧气的含量（体积分数）．请根据他的操作回答下列问题：
（1）检查整个装置的气密性后，将c处的止水夹夹紧，点燃红磷后，迅速插入左边的广口瓶中；红磷燃烧时最明显的现象是产生大量白烟；红磷燃烧的文字表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
（2）待燃烧停止，将c处的止水夹打开．结果发现烧杯中的水进入到广口瓶中，且占广口瓶体积的约$\frac{1}{8}$，则该同学测得的空气中氧气的体积分数为12.5%．与理论值21%相比较，产生误差的原因很可能是②③．（填序号）
①红磷过量②装置漏气   ③没有冷却至室温就打开止水夹
（3）实验完毕后，剩余气体主要是氮气；由此可以推测出剩余气体具有哪些化学性质？不可燃、不支持燃烧、不与磷反应、化学性质稳定等；
（4）若将红磷换成木炭，该实验能否获得成功否（填“能”或“否”）？
（5）小刚进行了大胆改进，用图2所示装置进行实验（试管的容积为45mL、注射器的针筒润滑性非常好，不考虑摩擦力），收到了良好的效果．点燃红磷前活塞在20mL刻度处．待红磷与氧气充分反应，且装置完全冷却后，注射器的活塞将停留在7ml刻度处（结果取整数）．

Answer 1

分析 （1）红磷在空气中燃烧时能够产生大量白烟，放出大量的热，生成白色固体五氧化二磷；
（2）如果操作不当，会影响实验结果，甚至会导致实验失败；
（3）实验完毕后，剩余气体主要是氮气；
（4）木炭燃烧生成二氧化碳气体；
（5）根据试管和注射器的体积求出空气的体积进而求出氧气的体积进行解答．

解答 解：（1）红磷燃烧时最明显的现象是产生大量白烟；文字表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（2）根据实验现象可以知道红磷燃烧消耗掉氧气，瓶内压强较小，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面上升约占集气瓶容积的八分之一，该同学测得的空气中氧气的体积分数为$\frac{1}{8}$×100%=12.5%．与理论值21%相比较，产生误差的原因很可能原因是：装置漏气，或红磷不足，或装置未冷却等．
（3）实验完毕后，剩余气体主要是氮气；得出氮气的一些性质：无色无味的气体，难溶于水，即不能燃烧也不能支持燃烧等．
（4）用木炭替代红磷做上述实验，发现集气瓶内并没有吸入水，其原因是生成物中含有二氧化碳气体，导致反应前后压强变化不明显．
（5）因为氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$，而试管的容积是45mL，当其内氧气被耗尽时气体减少的体积为：（45mL+20mL）×$\frac{1}{5}$，所以活塞所处的刻度值为20mL-（45mL+20mL）×$\frac{1}{5}$=7mL
故答案为：（1）产生大量白烟；
磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
（2）12.5； ②③
（3）氮气      不可燃、不支持燃烧、不与磷反应、化学性质稳定等
（4）否
（5）7

点评 测定空气中氧气的含量时，消耗氧气的物质应该具备的条件是：能和空气中的氧气反应，不能和空气中的其它物质反应，并且生成物是固体．