Question

4．某同學設(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)裝入過量的紅磷，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(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，目的是耗盡氧氣
（2）步驟③中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是水沿導管進入集氣瓶，約占其氣體體積的$\frac{1}{5}$．
（3）若將紅磷換成炭粉，該實驗不能成功，原因是生成CO₂氣體，使瓶內(nèi)壓強無明顯變化．
（4）該實驗完畢，若進入集氣瓶的水不到總?cè)莘e的五分之一，你認為原因是裝置漏氣（答一點即可）
（5）該實驗得出氮氣的化學性質(zhì)是：不燃燒，也不支持燃燒．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的注意事項來分析；
（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）木炭燃燒生成二氧化碳．
（4）如果操作不當，會影響實驗結(jié)果，甚至會導致實驗失�。�只有熟悉用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項，才能正確解答本題；
（5）根據(jù)實驗現(xiàn)象分析氮氣的性質(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．故填：耗盡氧氣；
（2）紅磷與氧氣反應(yīng)，生成了五氧化二磷固體，所以會導致集氣瓶內(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；故填：水沿導管進入集氣瓶，約占其氣體體積的$\frac{1}{5}$；
（3）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．故填：生成CO₂氣體，使瓶內(nèi)壓強無明顯變化；
（4）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，這樣都會使進入集氣瓶的水不足容積的五分之一；故填：裝置漏氣（答案合理即可）；
（5）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)（不燃燒，也不支持燃燒），也不能溶于水或與水反應(yīng)；故填：不燃燒，也不支持燃燒．

點評 本題主要考查用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項，難度稍大．