Question

10．已知空氣的主要成分是氮氣和氧氣，某課外活動小組設(shè)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(yīng)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，目的是使集氣瓶中的氧氣完全反應(yīng)．有同學(xué)在做該實驗時發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果偏小，你知道還有哪些原因會導(dǎo)致這種結(jié)果，請寫出其中一種裝置漏氣等．
（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$\frac{1}{5}$．剩下的氣體主要是氮氣，該氣體在空氣中的體積分數(shù)為$\frac{4}{5}$，由本實驗還可以推知氮氣的哪一性質(zhì)？試寫出其中一種不活潑．
（3）若將紅磷換成炭粉，該實驗?zāi)芊瘾@得成功？不能，理由是木炭燃燒生成了二氧化碳氣體，瓶內(nèi)壓強不變．能否用鐵絲替代？理由是鐵絲在空氣中不能燃燒．

Answer 1

分析 本題是測定空氣中氧氣的含量，我們常用燃燒紅磷或白磷的方法，因為磷燃燒生成白色固體五氧化二磷，幾乎不占空間，使得內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差，從而得到正確的結(jié)論．因此在選擇可燃物時，必須考慮到：燃燒的條件；生成物的狀態(tài)；不與空氣中其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)．保證本實驗成功的關(guān)鍵是：①裝置氣密性好；②紅磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數(shù)．

解答 解：（1）紅磷在集氣瓶中燃燒，生成了五氧化二磷，反應(yīng)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，目的是使集氣瓶中的氧氣完全反應(yīng)．有同學(xué)在做該實驗時發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果偏小，導(dǎo)致這種結(jié)果的原因可能有：裝置漏氣、紅磷的量不足等．
（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$\frac{1}{5}$．剩下的氣體主要是氮氣，該氣體在空氣中的體積分數(shù)為$\frac{4}{5}$，由本實驗還可以推知氮氣的性質(zhì)不活潑、難溶于水等．
（3）若將紅磷換成炭粉，該實驗不能能獲得成功，理由是木炭燃燒生成了二氧化碳氣體，瓶內(nèi)壓強不變； 不能否用鐵絲替代，理由是鐵絲在空氣中不能燃燒．
故答為：（1）磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷，使集氣瓶中的氧氣完全反應(yīng)，裝置漏氣等；
（2）$\frac{1}{5}$，氮氣，$\frac{4}{5}$，不活潑；
（3）不能，木炭燃燒生成了二氧化碳氣體，瓶內(nèi)壓強不變；不能，鐵絲在空氣中不能燃燒．

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．