Question

6．某同学设计了测定空气中氧气含量的实驗．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）为使测定结果准确，实验需先检查装置的气密性，该实验中红磷需稍过量，目的是充分反应掉集气瓶中的氧气，有关反应的文字表达式是磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
（2）步骤③中打开止水夹后观察到的现象是水沿导气管进入集气瓶，约占集气瓶容积的$\frac{1}{5}$，由此可得出空气中氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$．
（3）该实验可推论出氮气难（填“易”或“难”）溶于水和其化学性质不活泼（填“活泼”或“不活泼”）的结论．
（4）拓展：若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？为什么？
不能成功，原因是碳燃烧生成气体，瓶内压强不变．

Answer 1

分析 （1）根据测定空气中氧气含量实验的原理、注意意事项分析．
（2）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；
（3）根据实验现象分析氮气的性质．
（4）根据测定空气中氧气含量实验的原理、碳燃烧的产物分析．

解答 解：（1）实验的目的是测定空气中氧气含量，原理是消耗氧气使装置内外产生压强差，水被吸入占据氧气的空间，从而达到测定氧气的目的，红磷过量，可使集气瓶中的氧气完全消耗．所以为使测定结果准确，实验需先检查装置的气密性，该实验中红磷需稍过量，目的是：充分反应掉集气瓶中的氧气，有关反应的文字表达式是：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
（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，所以，观察到的现象是：水沿导气管进入集气瓶，约占集气瓶容积的$\frac{1}{5}$，由此可得出空气中氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$．
（3）由该实验中剩余的气体主要是氮气，由红磷的熄灭，水进入瓶内占五分之一，不再继续进入，说明氮气难溶于水，性质不活泼；
（4）由实验的原理可知，若将红磷换成炭粉，该实验不能获得成功，原因是：碳燃烧生成气体，瓶内压强不变．
故答案为：（1）装置的气密性，充分反应掉集气瓶中的氧气，磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
（2）水沿导气管进入集气瓶，约占集气瓶容积的$\frac{1}{5}$，$\frac{1}{5}$．
（3）难，不活泼；
（4）不能，碳燃烧生成气体，瓶内压强不变

点评 选择消耗氧气的物质时，应该是该物质只能够和空气中的氧气反应，生成物是固体，并且要足量．