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集氣瓶中的現(xiàn)象是

 

，步驟③中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是

 

，由此可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為

 

．
（3）該實驗可推論出氮氣

 

（填“易”或“難”）溶于水和其化學(xué)性質(zhì)

 

（填“活潑”或“不活潑”）的結(jié)論．
（4）若將紅磷換成炭粉，該實驗?zāi)芊瘾@得成功？為什么？

 

．
（5）該同學(xué)實驗后發(fā)現(xiàn)進入集氣瓶中的水小于

1

5

（即測得氧氣的體積分數(shù)小于空氣的

1

5

），請你幫這位同學(xué)分析可能是哪些原因造成？①

 

．②

 

．

Answer 1

考點：空氣組成的測定

專題：空氣與水

分析：（1）根據(jù)該實驗注意事項分析；
（2）根據(jù)紅磷的燃燒現(xiàn)象、反應(yīng)結(jié)合壓強知識分析．紅磷與氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷固體，消耗了瓶內(nèi)的氣體，壓強減小，外界大氣壓會壓著水進入集氣瓶；
（3）根據(jù)集氣瓶內(nèi)剩余的氣體主要是氮氣分析氮氣的性質(zhì)；
（4）根據(jù)測定空氣中氧氣含量的實驗的原理分析；
（5）根據(jù)如果操作不當(dāng)，會影響實驗結(jié)果，甚至?xí)��?dǎo)致實驗失�。�

解答：解：
（1）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，從而達到測定氧氣的目的，紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗．
（2）點燃的紅磷，在集氣瓶燃燒，生成大量的白煙．紅磷與氧氣反應(yīng)，生成了五氧化二磷固體，所以會導(dǎo)致集氣瓶內(nèi)壓強減小，水被壓入集氣瓶，進入的水量正好占據(jù)集氣瓶內(nèi)氧氣的空間，約為集氣瓶體積的五分之一；據(jù)實驗現(xiàn)象可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為五分之一；
（3）剩余的氣體主要是氮氣，水進入瓶內(nèi)占五分之一，不再繼續(xù)進入說明氮氣不能與紅磷反應(yīng)，也不能溶于水或與水反應(yīng)；
（4）因為木炭燃燒生成二氧化碳氣體，集氣瓶內(nèi)的氣體沒有減少，不能測定空氣中氧氣的含量，所以實驗中不能用木炭代替紅磷；
（5）如果紅磷不足，裝置漏氣，沒有冷卻到室溫就打開止水夾，都能夠?qū)е逻M入集氣瓶中的水不到集氣瓶容積的五分之一．
故答案為：
（1）確保集氣瓶內(nèi)的氧氣消耗盡；
（2）紅磷燃燒，生成大量的白煙   燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；五分之一；
（3）難；不活潑；
（4）木炭燃燒生成二氧化碳氣體，集氣瓶內(nèi)的氣體沒有減少
（5）紅磷不足；裝置漏氣

點評：熟記用紅磷測定空氣里氧氣含量的實驗原理、操作步驟、實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)論和注意事項是解答這類題目的基礎(chǔ)．