Question

用来测定空气成分的方法很多，如图甲所示用红磷在空气中燃烧的测定方法实验过程如下

第一步：将集气瓶容积划分五等分（水面以上），并做好记号

第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧

第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的

请回答：

（1）写出集气瓶内发生反应的化学方程式  ，

（2）集气瓶内剩余气体主要是N₂，由此得出它的一点物理性质有  ，化学性质  ．

（3）若将红磷换成木炭，实验不能达到目的，原因  ．

（4）实验完毕，若进入集气瓶中的水的体积不到容积的，你认为导致这一结果的可能原因   ．

（3）某化学兴趣小组将教材图甲进行了大胆改进，用图乙所示装置进行实验（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．

回答问题：

①按图乙实验装置进行实验．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  mL刻度处（结果取整数）．

②对照图甲实验，你认为图乙实验的优点是  

Answer 1

【考点】空气组成的测定；书写化学方程式、文字表达式、电离方程式．

【专题】空气与水．

【分析】（1）根据反应原理以及化学方程式的写法来分析；

（2）燃烧结束后，推知氮气的性质时，从其颜色，溶解性，是否有可燃性角度考虑；

（3）根据木炭燃烧生成二氧化碳气体解答；

（4）产生误差的原因可以从装置的气密性、药品的用量、装置是否冷却等方面进行分析解答；

（5）氧气约占空气体积的五分之一，可以据此解答该题；

装置乙中的气密性较好，且无需再空气中点燃红磷，实验结果更准确，可以据此解答该题．

【解答】解：（1）红磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷；故填：4P+5O₂2P₂O₅；

（2）燃烧结束后，集气瓶内剩余的气体主要是氮气；由本实验可推知氮气具有的物理性质是 无色、不易溶于水，化学性质 氮气不与红磷反应（或不支持燃烧）．

故填：N₂；难溶于水；不燃烧也不支持燃烧；

（3）不能将红磷换成木炭，这是因为木炭燃烧生成二氧化碳气体，生成的二氧化碳气体会占据氧气的空间，压强基本不变，水不倒吸，不能测定空气中氧气的含量；

故填：炭燃烧生成二氧化碳气体，生成的二氧化碳气体会占据氧气的空间，压强基本不变，水不倒吸，不能测定空气中氧气的含量；

（4）若红磷的量不足，导致不能将装置内的氧气完全反应掉，因此测得氧气的体积分数小于；

若装置漏气，导致空气进入集气瓶内，因此测得的氧气的体积分数小于；

若未等到装置冷却到室温，就打开止水夹，会使集气瓶内的气体处于膨胀状态，因此测得的氧气体积分数会小于；

故填：红磷量不足；装置漏气；

（5）氧气约占空气体积的五分之一，而试管和针管的容积为45mL+20mL=65mL，所以氧气的体积为：65mL×=13mL，所以活塞所停顿的位置为：20mL﹣65mL×=7mL；

装置乙中的气密性较好，且无需再空气中点燃红磷，实验结果更准确．

故填：①7；②环保（不用在空气中加热红磷）；气密性好；实验准确．

【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，难度稍大．