Question

5．用來(lái)測(cè)定空氣成分的方法很多，如圖甲所示用紅磷在空氣中燃燒的測(cè)定方法實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下
第一步：將集氣瓶容積劃分五等分（水面以上），并做好記號(hào)
第二步：點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊
第三步：待紅磷熄滅并冷卻后，打開(kāi)彈簧夾，發(fā)現(xiàn)水被吸入集氣瓶中，進(jìn)入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總?cè)莘e的$\frac{1}{5}$
請(qǐng)回答：
（1）寫出集氣瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅，
（2）集氣瓶?jī)?nèi)剩余氣體主要是N₂，由此得出它的一點(diǎn)物理性質(zhì)有難溶于水，化學(xué)性質(zhì)不燃燒也不支持燃燒．
（3）若將紅磷換成木炭，實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到目的，原因炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，生成的二氧化碳?xì)怏w會(huì)占據(jù)氧氣的空間，壓強(qiáng)基本不變，水不倒吸，不能測(cè)定空氣中氧氣的含量．
（4）實(shí)驗(yàn)完畢，若進(jìn)入集氣瓶中的水的體積不到容積的$\frac{1}{5}$，你認(rèn)為導(dǎo)致這一結(jié)果的可能原因紅磷量不足；裝置漏氣．
（3）某化學(xué)興趣小組將教材圖甲進(jìn)行了大膽改進(jìn)，用圖乙所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（試管的容積為45mL、注射器的針筒潤(rùn)滑性非常好，不考慮摩擦力），收到了良好的效果．
回答問(wèn)題：
①按圖乙實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．點(diǎn)燃紅磷前活塞在20mL刻度處．待紅磷與氧氣充分反應(yīng)，且裝置完全冷卻后，注射器的活塞將停留在7mL刻度處（結(jié)果取整數(shù)）．
②對(duì)照?qǐng)D甲實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為圖乙實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保（不用在空氣中加熱紅磷）；氣密性好；實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)原理以及化學(xué)方程式的寫法來(lái)分析；
（2）燃燒結(jié)束后，推知氮?dú)獾男再|(zhì)時(shí)，從其顏色，溶解性，是否有可燃性角度考慮；
（3）根據(jù)木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w解答；
（4）產(chǎn)生誤差的原因可以從裝置的氣密性、藥品的用量、裝置是否冷卻等方面進(jìn)行分析解答；
（5）氧氣約占空氣體積的五分之一，可以據(jù)此解答該題；
裝置乙中的氣密性較好，且無(wú)需再空氣中點(diǎn)燃紅磷，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，可以據(jù)此解答該題．

解答 解：（1）紅磷與氧氣在點(diǎn)燃的條件下反應(yīng)生成五氧化二磷；故填：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）燃燒結(jié)束后，集氣瓶?jī)?nèi)剩余的氣體主要是氮?dú)猓挥杀緦?shí)驗(yàn)可推知氮?dú)饩哂械奈锢硇再|(zhì)是 無(wú)色、不易溶于水，化學(xué)性質(zhì) 氮?dú)獠慌c紅磷反應(yīng)（或不支持燃燒）．
故填：N₂；難溶于水；不燃燒也不支持燃燒；
（3）不能將紅磷換成木炭，這是因?yàn)槟咎咳紵�生成二氧化碳�(xì)怏w，生成的二氧化碳?xì)怏w會(huì)占據(jù)氧氣的空間，壓強(qiáng)基本不變，水不倒吸，不能測(cè)定空氣中氧氣的含量；
故填：炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，生成的二氧化碳?xì)怏w會(huì)占據(jù)氧氣的空間，壓強(qiáng)基本不變，水不倒吸，不能測(cè)定空氣中氧氣的含量；
（4）若紅磷的量不足，導(dǎo)致不能將裝置內(nèi)的氧氣完全反應(yīng)掉，因此測(cè)得氧氣的體積分?jǐn)?shù)小于$\frac{1}{5}$；
若裝置漏氣，導(dǎo)致空氣進(jìn)入集氣瓶?jī)?nèi)，因此測(cè)得的氧氣的體積分?jǐn)?shù)小于$\frac{1}{5}$；
若未等到裝置冷卻到室溫，就打開(kāi)止水夾，會(huì)使集氣瓶?jī)?nèi)的氣體處于膨脹狀態(tài)，因此測(cè)得的氧氣體積分?jǐn)?shù)會(huì)小于$\frac{1}{5}$；
故填：紅磷量不足；裝置漏氣；
（5）氧氣約占空氣體積的五分之一，而試管和針管的容積為45mL+20mL=65mL，所以氧氣的體積為：65mL×$\frac{1}{5}$=13mL，所以活塞所停頓的位置為：20mL-65mL×$\frac{1}{5}$=7mL；
裝置乙中的氣密性較好，且無(wú)需再空氣中點(diǎn)燃紅磷，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．
故填：①7；②環(huán)保（不用在空氣中加熱紅磷）；氣密性好；實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確．

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．