Question

20．已知空氣的主要成分是氮氣和氧氣，某課外活動小組設計測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖所示：
（1）紅磷在集氣瓶中發(fā)生反應的文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．該實驗中紅磷稍過量，目的是將空氣中的氧氣耗盡．紅磷燃燒的現(xiàn)象是產(chǎn)生大量白煙，放出熱量．
（2）待燃燒停止，白煙消失并冷卻后，打開止水夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內(nèi)水量約是集氣瓶體積的$\frac{1}{5}$，由本實驗可以推知氮氣的兩條性質(zhì)是不易溶于水、不燃燒、不支持燃燒．
（3）該實驗在結束后若結果小于$\frac{1}{5}$，則可能的原因是：（答四條可能的原因）
①紅磷的量不足；
②沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾；
③裝置漏氣；
④反應溫度不夠．
（4）該實驗有一處設計有誤，請指出：集氣瓶內(nèi)沒有預先放少量水．

Answer 1

分析 根據(jù)空氣成分中主要包括氮氣和氧氣，氮氣約占空氣體積的五分之四，氧氣約占空氣體積的五分之一，紅磷燃燒消耗掉氧氣，水會進入集氣瓶中，約占總體積的五分之一；剩余的氣體主要包括氮氣和稀有氣體等不支持燃燒的氣體以及該實驗的注意事項進行解答．

解答 解：（1）紅磷在集氣瓶中發(fā)生反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；該實驗中紅磷稍過量，目的是將空氣中的氧氣耗盡；
紅磷燃燒的現(xiàn)象：產(chǎn)生大量白煙，放出熱量；
（2）待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內(nèi)水面最終上升約至1刻度處．由此可知氧氣約占空氣總體積$\frac{1}{5}$；由本實驗可以推知氮氣的兩條性質(zhì)是不易溶于水，不燃燒、不支持燃燒；
（3）實驗后發(fā)現(xiàn)測定空氣中氧氣含量偏低，造成這種結果的可能原因是紅磷的量不足或沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾、裝置漏氣，反應溫度不夠．
（4）該實驗有一處設計有誤為：集氣瓶內(nèi)預先放少量水，可以降溫和吸收五氧化二磷，防止污染空氣．
答案：
（1）磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；將空氣中的氧氣耗盡；產(chǎn)生大量白煙，放出熱量；
（2）$\frac{1}{5}$；不易溶于水，不燃燒、不支持燃燒；
（3）①紅磷的量不足；②沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾；③裝置漏氣；反應溫度不夠；
（4）集氣瓶內(nèi)沒有預先放少量水．

點評 空氣和水是我們身邊重要的物質(zhì)．空氣的成分、各成分的體積分數(shù)以及空氣中氧氣含量的測定實驗是初中化學學習的重點．