Question

某同學設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖1．該同學的實驗步驟如下：

①將圖中的集氣瓶分為5等份，并作好標記；
②在帶橡皮塞和導管的燃燒匙內(nèi)裝入足量的紅磷，將導管上的止水夾夾緊，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）寫出紅磷燃燒的文字表達式

 

；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）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的

1

5

，你認為導致這一結果的原因可能是

 

；
（4）上面的實驗證明了氧氣有

 

的性質(zhì)，同時也證明了氮氣有哪些性質(zhì)？①

 

；②

 

（5）若將紅磷換成炭粉，該實驗能否獲得成功？為什么？

 

成功，原因是

 

．
（6）用來測定空氣成分的方法很多，某同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示），你認為改進后的優(yōu)點是：

 

．

Answer 1

考點：空氣組成的測定,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：空氣與水

分析：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、實驗結論和注意事項是解答這類題目的基礎．
（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、反應結合壓強知識分析．紅磷與氧氣反應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）保證本實驗成功的關鍵是：①裝置氣密性好；②紅磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數(shù)．
（4）考慮氧氣、氮氣的性質(zhì)，進行分析；
（5）根據(jù)測定空氣中氧氣含量的實驗的原理分析．
（6）圖2裝置設計的比較好，操作簡單，并且試管內(nèi)的空氣也不會逸出來，比較嚴密；

解答：解：（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是：確保將集氣瓶內(nèi)的氧氣消耗盡；
（2）點燃的紅磷，在集氣瓶燃燒，生成大量的白煙．紅磷燃燒生成了五氧化二磷，反應的文字表達式為：紅磷+氧氣

點燃

五氧化二磷；由于紅磷與氧氣反應生成五氧化二磷固體，消耗了瓶內(nèi)的氣體，壓強減小，所以，打開止水夾后觀察到的現(xiàn)是：燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；由此可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為五分之一．
（3）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；
（4）在該實驗中，剩余的氣體主要是氮氣，該實驗可推論出氮氣難溶于水和其化學性質(zhì)不活潑的結論；
（5）若將紅磷換成炭粉，該實驗不能獲得成功，因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內(nèi)壓強基本不變，水不倒流．
（6）通過凸透鏡聚光引燃紅磷，不需要打開瓶塞，空氣出不來也進不去，測量比較準確．用酒精燈引燃紅磷，紅磷燃燒生成了五氧化二磷進入空氣會污染空氣，由于磷燃燒放出大量的熱，打開瓶塞時容易使空氣受熱而逸出．所以實驗的優(yōu)點是：誤差少或無污染．
故答案為：
（1）確保將集氣瓶內(nèi)的氧氣消耗盡
；
（2）紅磷+氧氣

點燃

五氧化二磷； 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）紅磷量不足；
（4）助燃，難溶于水； 不燃燒，不能助燃
（5）不能，因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內(nèi)壓強基本不變，水不倒流．
（6）誤差少或無污染．

點評：本考點考查了空氣中氧氣的含量的探究，并且注重了實驗方案的評價，對實驗方案進行評價是近幾年中考的一個重點．評價包括對實驗方案的評價、實驗過程的評價、實驗結論的評價等，要認真把握．