Question

18．某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，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足量的红磷，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）该实验中红磷需稍过量，目的是确保集气瓶内的氧气消耗尽．
（2）步骤③中打开止水夹后观察到的现象是烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处，由此可得出空气中氧气的体积分数约为空气中氧气的体积分数约为五分之一．
（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．文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷
（4）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？为什么？不能；木炭燃烧生成二氧化碳气体，集气瓶内的气体没有减少．
（5）本实验中存在的一点不足是加热时可能会使部分气体溢出，可能导致的后果是测定结果偏大．

Answer 1

分析 （1）根据红磷的作用及该实验注意事项分析；
（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）根据氮气难溶于水，也不能与水发生反应；
（4）根据木炭燃烧生成二氧化碳分析；
（5）根据装置的特点及实验注意事项分析．

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．故填：确保集气瓶内的氧气消耗尽；
（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，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；故填：烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处；空气中氧气的体积分数约为五分之一；
（3）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；磷和氧气点燃产生五氧化二磷；故填：难；不活泼；磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（4）因为木炭燃烧生成二氧化碳气体，集气瓶内的气体没有减少，不能测定空气中氧气的含量，所以实验中不能用木炭代替红磷．故填：不能；木炭燃烧生成二氧化碳气体，集气瓶内的气体没有减少．
（5）加热时燃烧匙伸进集气瓶可能会使部分气体溢出，导致结果偏大；故填：加热时可能会使部分气体溢出；测定结果偏大．

点评 本题主要考查用红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项，对实验中的有关问题全面掌握是解题的关键．