Question

某同學(xué)設(shè)計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖．該同學(xué)的實驗步驟如下：①將圖中的集氣瓶分為5等份，并作好標(biāo)記．
②在帶橡皮塞和導(dǎo)管的燃燒匙內(nèi)裝入足量的紅磷，將導(dǎo)管上的止水夾夾緊，在酒精燈上點燃紅磷，并立即伸入集氣瓶內(nèi)，塞緊橡皮塞．
③充分反應(yīng)后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾．
請回答下列問題：（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是

 

．
（2）步驟②集氣瓶中紅磷燃燒的現(xiàn)象是

 

，其反應(yīng)的文字表達(dá)式為

 

，該反應(yīng)屬于

 

反應(yīng)．步驟③中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象

 

 由此可得出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為

 

．小蘭同學(xué)用右圖裝置進(jìn)行驗證，實驗后發(fā)現(xiàn)測得的氧氣體積分?jǐn)?shù)小于

1

5

，請你幫她分析造成這種結(jié)果的可能原因（至少答兩點）：①

 

②

 

．
（3）該實驗可推論出氮氣

 

溶于水和其化學(xué)性質(zhì)

 

．
（4）若將紅磷換成炭粉，該實驗?zāi)芊瘾@得成功？

 

 為什么？

 

．

Answer 1

考點：空氣組成的測定,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：空氣與水

分析：實驗的目的是測定空氣中氧氣含量，原理是消耗氧氣使裝置內(nèi)外產(chǎn)生壓強差，水被吸入占據(jù)氧氣的空間，從而達(dá)到測定氧氣的目的．
（1）紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗，減少誤差；
（2）紅磷燃燒放出大量白煙，發(fā)黃光，同時釋放出大量的熱；紅磷燃燒生成五氧化二磷；由于紅磷消耗了空氣中的氧氣使集氣瓶內(nèi)的壓強減小，打開止水夾后觀察到：水沿導(dǎo)管倒流進(jìn)入集氣瓶中，倒流至集氣瓶容積的

1

5

處；考慮測得的氧氣體積分?jǐn)?shù)小于

1

5

的可能原因；保證本實驗成功的關(guān)鍵是：①裝置氣密性好；②紅磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數(shù)．
（3）在該實驗中，剩余的氣體主要是氮氣；
（4）木炭和氧氣反應(yīng)又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內(nèi)的壓強．

解答：解：實驗的目的是測定空氣中氧氣含量，原理是消耗氧氣使裝置內(nèi)外產(chǎn)生壓強差，水被吸入占據(jù)氧氣的空間，從而達(dá)到測定氧氣的目的．
（1）紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗，故答案為：充分反應(yīng)掉集氣瓶中的氧氣；
（2）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是：紅磷燃燒放出大量白煙，發(fā)黃光，同時釋放出大量的熱；
紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應(yīng)的文字表達(dá)式是：紅磷+氧氣

點燃

五氧化二磷；
由于紅磷消耗了空氣中的氧氣使集氣瓶內(nèi)的壓強減小，打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是：水沿導(dǎo)管倒流進(jìn)入集氣瓶中，倒流至集氣瓶容積的

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處，裝置漏氣最終會使瓶內(nèi)氣體減少的少，水倒流入瓶內(nèi)的就少；紅磷量不足，沒有將氧氣完全消耗；沒有冷卻到室溫就打開止水夾，瓶內(nèi)氣壓比室溫下偏大，水倒流入瓶內(nèi)的就少；氣密性不好等．
（3）在該實驗中，剩余的氣體主要是氮氣，說明氮氣不能燃燒，也不能支持燃燒，難溶于水等，故答案為：氮氣不能燃燒（或不支持燃燒或不溶于水等）、不活潑等；
（4）測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)利用的是壓強的改變，所以若把紅磷換成木炭，木炭和氧氣反應(yīng)又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內(nèi)的壓強，達(dá)不到實驗?zāi)康模?br />故答案為：不能成功，木炭和氧氣反應(yīng)又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內(nèi)的壓強．
故答案為：
（1）充分反應(yīng)掉集氣瓶中的氧氣．
（2）紅磷燃燒放出大量白煙，發(fā)黃光，同時釋放出大量的熱，紅磷+氧氣

點燃

五氧化二磷，化合．水沿導(dǎo)管倒流進(jìn)入集氣瓶中，倒流至集氣瓶容積的

1

5

處，

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．①紅磷量不足②氣密性不好．
（3）難，不能燃燒．
（4）不能成功，木炭和氧氣反應(yīng)又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內(nèi)的壓強．

點評：本題考查學(xué)生對實驗原理與實驗操作的理解等，難度中等，清楚實驗原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．