Question

12．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將圖中的集氣瓶容積分為5等份，并作好標記．
②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，打開彈簧夾．
請回答下列問題：
（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是使集氣瓶內(nèi)的氧氣充分反應(yīng)．
（2）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，放出熱量，由步驟③中打開彈簧夾后觀察到的現(xiàn)象可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為$\frac{1}{5}$．
（3）若實驗中測得氧氣的體積分數(shù)低于理論值，則造成此誤差的可能原因有哪些？
①紅磷量不足；②裝置氣密性不好．（寫兩點）
（4）某同學(xué)用木炭替代紅磷，完成上述實驗，發(fā)現(xiàn)集氣瓶內(nèi)并沒有吸入水，其原因是木炭燃燒消耗氧氣同時，生成二氧化碳氣體，不能產(chǎn)生壓強差．
（5）由本實驗可以推測氮氣的物理性質(zhì)難溶于水、化學(xué)性質(zhì)不支持燃燒且不能燃燒．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)紅磷燃燒消耗氧氣，生成五氧化二磷固體進行解答；
（2）根據(jù)紅磷的燃燒結(jié)合壓強知識分析，紅磷與氧氣反應(yīng)生成固體，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)實驗的注意事項進行解答；
（4）根據(jù)木碳燃燒生成二氧化碳，不能產(chǎn)生壓強差解答；
（5）根據(jù)實驗現(xiàn)象分析氧氣、氮氣的性質(zhì)．

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）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$\frac{1}{5}$；
（3）如果該實驗水位小于$\frac{1}{5}$，出現(xiàn)誤差的原因可能是紅磷的量不足、裝置的氣密性不好、沒有冷卻就打開止水夾．故填：紅磷的量不足、裝置的氣密性不好、沒有冷卻就打開止水夾．
（4）木炭燃燒消耗氧氣同時，生成二氧化碳氣體，不能產(chǎn)生壓強差，集氣瓶內(nèi)并沒有吸入水；
（5）紅磷燃燒，說明氧氣能支持燃燒，而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)，說明氮氣不易溶于水、既不能燃燒，也不能支持燃燒；
答案：
（1）使集氣瓶內(nèi)的氧氣充分反應(yīng)；
（2）紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，放出熱量，$\frac{1}{5}$．
（3）①紅磷量不足；②裝置氣密性不好．
（4）木炭燃燒消耗氧氣同時，生成二氧化碳氣體，不能產(chǎn)生壓強差．
（5）難溶于水；不支持燃燒且不能燃燒．

點評 選擇消耗氧氣的物質(zhì)時，應(yīng)該是該物質(zhì)只能夠和空氣中的氧氣反應(yīng)，生成物是固體，并且要足量．