Question

11．某同學(xué)在學(xué)習(xí)了拉瓦錫測(cè)空氣中氧氣含量的測(cè)定方法后，自己設(shè)計(jì)如圖所示的裝置，用來(lái)測(cè)空氣中氧氣的含量．該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）將圖中的集氣瓶分為5等份，并做好標(biāo)記；
（2）將導(dǎo)管上的止水夾夾緊，在酒精燈上點(diǎn)燃紅磷，并立即伸入瓶?jī)?nèi)，塞緊橡皮塞；
（3）充分反應(yīng)后，冷卻到室溫，打開(kāi)止水夾．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①該實(shí)驗(yàn)中紅磷需稍過(guò)量，目的是完全消耗完集氣瓶?jī)?nèi)的氧氣．
②步驟（3）中打開(kāi)止水夾后觀察到的現(xiàn)象是水倒吸到瓶中，接近1/5刻度線處．由此可得出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為21%．
③該實(shí)驗(yàn)可推論出氮?dú)怆y（填“難”或“易”）溶于水和其化學(xué)性質(zhì)不活潑（填“活潑”或“不活潑”）的結(jié)論．
④實(shí)驗(yàn)中最終氣體減少的體積常常小于拉瓦錫測(cè)定的$\frac{1}{5}$，從裝置和操作的失誤分析，其原因可能是紅磷量不足（或未完全冷卻至室溫等）．（寫(xiě)一點(diǎn)即可）．

Answer 1

分析 利用紅磷能與氧氣反應(yīng)而不與空氣中其它氣體成分發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)過(guò)過(guò)量紅磷的完全燃燒使瓶?jī)?nèi)空氣中氧氣完全消耗而使氣體體積減小，打開(kāi)橡皮塞后進(jìn)行瓶?jī)?nèi)水的體積即燃燒所消耗氧氣的體積，從而測(cè)定出空氣中氧氣所占體積比．該實(shí)驗(yàn)也說(shuō)明了氮?dú)獠灰兹苡谒�、不與紅磷反應(yīng)等，實(shí)驗(yàn)中若冷卻不充分或紅磷量不足等等都可能導(dǎo)致所測(cè)得氣體體積小于$\frac{1}{5}$．

解答 解：
①實(shí)驗(yàn)中紅磷需稍過(guò)量，可確�？諝庵醒鯕馔耆�反應(yīng)，以精準(zhǔn)測(cè)定氧氣的體積；
②充分反應(yīng)后，冷卻到室溫，打開(kāi)止水夾，瓶?jī)?nèi)氣體的減少而使壓強(qiáng)減小，燒杯中水進(jìn)行瓶中補(bǔ)充氧氣所占的體積，即進(jìn)行水的體積為原來(lái)氧氣的體積；由此可得出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為21%；
③瓶?jī)?nèi)剩余氣體主要為氮?dú)�，進(jìn)行的水體積只占瓶容積的$\frac{1}{5}$，可判斷剩余的氮?dú)獠灰兹苡谒�，紅磷也不能與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)，可判斷氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)不活潑；
④如果紅磷量不足而不能完全消耗氧氣，燃燒后未完全冷卻而剩余氣體仍膨脹等，會(huì)出現(xiàn)最終氣體減少的體積小于$\frac{1}{5}$；
答案：
①完全消耗完集氣瓶?jī)?nèi)的氧氣；
②水倒吸到瓶中，接近1/5刻度線處；    21%；
③難；不活潑：
④紅磷量不足（或未完全冷卻至室溫等）；

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查用紅磷測(cè)定空氣組成的實(shí)驗(yàn)原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項(xiàng)，難度稍大．