Question

3．（1）某化学兴趣小组的同学按图1所示做“测定空气中氧气体积分数”的实验．将集气瓶容积分为五等份，做上记号．用止水夹夹紧乳胶管．点燃燃烧匙内足量的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧．

①写出红磷在空气中燃烧的文字表达式：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷，燃烧的现象是产生大量白烟，放出热量．
②红磷燃烧一段时间后，自动熄灭了，你认为原因是瓶内氧气耗尽．
③待红磷熄灭并冷却后，打开止水夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至1刻度处．由此可知氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$．
④实验中使用了过量的红磷，但实验结果还是偏小了，分析可能的原因是红磷的量不足或没有冷却到室温就打开弹簧夹（只写一条）．
⑤红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体主要是氮气，由此实验可知该气体不支持（填“支持”或“不支持”）燃烧，该气体的一条物理性质是难溶于水．
（2）在老师的建议下同学们对实验进行了如图2所示的改进．
①装置中电热棒的作用是点燃红磷．
②改进后的实验与原实验比较具有更加环保、测量结果更准确等优点．

Answer 1

分析 （1）①红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，写出反应的文字表达式、燃烧的现象，进行分析解答；
②根据燃烧的条件来分析；
③根据红磷与氧气反应生成固体五氧化二磷，瓶内氧气消耗，压强降低，在外界大气压的作用下，水进入集气瓶进行解答；
④根据实验的注意事项进行解答；
⑤根据实验中的现象分析剩余的气体具有的性质；
（2）①从要想让红磷燃烧消耗空气中的氧气就要点燃红磷去分析解答；
②根据装置的区别来分析其优点．

解答 解：（1）①红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，放出大量的热．
故填：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；产生大量白烟，放出热量；
②红磷在集气瓶内燃烧耗尽了氧气，所以过一段时间红磷熄灭；故填：瓶内氧气耗尽；
③红磷与氧气反应生成固体五氧化二磷，瓶内氧气消耗，压强降低，在外界大气压的作用下，水进入集气瓶，所以待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至1刻度处．由此可知氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$；故填：$\frac{1}{5}$；
④实验后发现测定空气中氧气含量偏低，造成这种结果的可能原因是红磷的量不足或没有冷却到室温就打开弹簧夹．故填：红磷的量不足或没有冷却到室温就打开弹簧夹；
⑤实验中瓶中的氧气被消耗，剩余的主要是氮气，依据实验中氧气耗尽后红磷不能继续燃烧，且打开止水夹后水进入到集气瓶中与剩余气体共存可知氮气具有以下性质：不燃烧也不支持燃烧，难溶于水；故填：氮气；不支持；难溶于水；
（2）①要想让红磷燃烧消耗空气中的氧气就要点燃红磷，故装置中电热棒的作用是点燃红磷；故答案为：点燃红磷；
②改进后的装置始终是一个密封装置，所以具备以下优点：更加环保、测定结果更准确；故填：更加环保；测量结果更准确．

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．