Question

6．如图是“空气中氧气体积分数测定”实验的改进装置．已知：白磷燃烧生成五氧化二磷．主要操作是：在实际容积为150mL的集气瓶里，先装进50mL的水，再按图连好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃．
（1）白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是先下降，后上升；若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为70mL．
（2）集气瓶里预先装进的50mL水，在实验过程中起到哪些作用？加快集气瓶冷却或缓冲集气瓶内气压的骤然升高写一点即可）．
 （3）如果实验结果偏小，请你写出1个可能原因：装置漏气或没有等装置冷却到室温就读数等．
（4）此实验还能得出氮气的一条物理性质：难溶于水．
（5）小明在一本参考书上发现，镁居然能在氮气中燃烧，于是他用镁条代替红磷做这个实验．实验完毕，你认为进入瓶中水的体积会大于$\frac{1}{5}$（填大于或小于）．

Answer 1

分析 （1）根据白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中装置内的压强的变化分析，根据空气中氧气含量考虑；
（2）根据集气瓶中水可以使瓶内形成密封体系考虑；
（3）根据实验的注意事项来分析；
（4）根据实验现象来分析；
（5）镁条既能与氧气反应又能与氮气反应，所以消耗的气体比只有氧气要多．

解答 解：（1）白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内的压强先增大，后又降低，因此瓶内水面的变化是先下降，后上升；由于空气中氧气约占空气体积的五分之一，容积为150mL的集气瓶里，先装进50mL的水，所以空气体积是100mL，所以氧气占着20mL，所以最后集气瓶中水的体积约为50mL+20mL=70mL；
故答案为：先下降，后上升；70；
（2）集气瓶内预先装入适量的水，使白磷燃烧时集气瓶内气压不会过度增大，不至于使集气瓶中气体受热膨胀而逸出．同时还可以加快集气瓶冷却，缓冲集气瓶内气压的骤然升高．故答案为：加快集气瓶冷却或缓冲集气瓶内气压的骤然升高；
（3）通过实验测得的空气中氧气的体积分数与正常值相比偏小，其中可能的原因有：红磷的量不足，未将瓶内空气中的氧气全部消耗掉，装置漏气，未冷却至室温就读数等．故填：红磷过少；装置漏气或没有等装置冷却到室温就读数等；
（4）由本实验还可以推知氮气性质有氮气难溶于水；故填：难溶于水；
（5）由于镁条即能与氧气反应又能与氮气反应，因此消耗的气体体积应大于五分之一．故答案为：大于．

点评 本题主要考查用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．