Question

16．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，目的是将集气瓶中的氧气全部耗尽．
（2）步骤②集气瓶中的现象是红磷燃烧放出大量白烟，同时释放出大量的热，步骤③中打开止水夹后观察到的现象是水沿导管进入集气瓶中，约占集气瓶体积的五分之一，由此可得出氧气约占空气体积的五分之一．
（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．
（4）请说出氮气的一条用途做食品保护气．
（5）若将红磷换成碳粉，实验可否成功？不能成功，原因是：碳粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流．

Answer 1

分析 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．
（1）红磷过量，可使集气瓶中的氧气完全消耗，减少误差；
（2）红磷燃烧放出大量白烟，同时释放出大量的热；由于红磷消耗了空气中的氧气使集气瓶内的压强减小，打开止水夹后观察到：水沿导管倒流进入集气瓶中，约占集气瓶体积的五分之一；
（3）在该实验中，剩余的气体主要是氮气，据此分析；
（4）根据氮气的性质进行分析；
（5）根据测定空气中氧气含量的实验的原理分析．

解答 解：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．
（1）红磷过量，可使集气瓶中的氧气完全消耗，故答案为：将集气瓶中的氧气全部耗尽；
（2）步骤②集气瓶中的现象是：红磷燃烧放出大量白烟，同时释放出大量的热；由于红磷消耗了空气中的氧气使集气瓶内的压强减小，打开止水夹后观察到的现象是：水沿导管倒流进入集气瓶中，约占集气瓶体积的五分之一，由此可得出氧气约占空气体积的五分之一，故答案为：红磷燃烧放出大量白烟，同时释放出大量的热；水沿导管进入集气瓶中，约占集气瓶体积的五分之一；五分之一；
（3）在该实验中，剩余的气体主要是氮气，说明氮气难溶于水、化学性质不活泼等，故答案为：难；不活泼；
（4）氮气的用途很多，例如做食品保护气、制氮肥等，故答案为：做食品保护气；
（5）若将红磷换成碳粉，实验不能成功，因为碳粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流，故答案为：不能；碳粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流．

点评 本题考查学生对实验原理与实验操作的理解等，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．