Question

11．測定空氣中氧氣含量的實驗裝置如圖所示．實驗步驟如下：
①在集氣瓶內(nèi)加入少量水，并做好標(biāo)記，將標(biāo)記以上的部分按體積分為5等份；②檢查裝置的氣密性；③在燃燒匙內(nèi)裝入足量紅磷，將導(dǎo)管上的止水夾夾緊，在酒精燈上點燃紅磷，立即伸入集氣瓶中并塞緊橡皮塞；④充分反應(yīng)后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾．請你根據(jù)實驗回答下列問題：
（1）步驟③中為什么紅磷必須是足量的為了把氧氣全部消耗
（2）步驟④中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象為：水被壓入集氣瓶
（3）實驗得出的關(guān)于空氣組成的結(jié)論是空氣中氧氣的體積分數(shù)約為五分之一：
（4）該實驗還可推論出氮氣的性質(zhì)有（寫出兩條即可）：氮氣不能與紅磷反應(yīng)、也不能溶于水或與水反應(yīng)
（5）實驗操作注意的問題（寫出一條即可）裝置氣密性要好；紅磷要足量；要冷卻到室溫再打開彈簧夾等．
（6）盛放在燃燒匙內(nèi)的物質(zhì)是紅磷，用木炭或硫行不行？簡述原因．?碳粉和硫粉燃燒產(chǎn)物是二氧化碳、二氧化硫氣體，導(dǎo)致瓶內(nèi)氣體不能明顯減少，不能形成壓強差
（7）實驗完畢后，發(fā)現(xiàn)測定的氧氣，體積分數(shù)低于21%．請你分析原因可能有哪些？紅磷的量不足，使瓶內(nèi)氧氣未耗盡； ②瓶塞未塞緊，使外界空氣進入瓶內(nèi)（合理即可）．

Answer 1

分析 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；燃燒著的紅磷熄滅了說明氮氣不支持燃燒，集氣瓶內(nèi)水平面上升一定高度后，不能繼續(xù)上升，此現(xiàn)象能說明氮氣不易溶于水．根據(jù)實驗容易出現(xiàn)的問題分析如果所側(cè)氧氣的體積分數(shù)偏小的原因即可；

解答 解：（1）紅磷必須是足量的原因是：為了把氧氣全部消耗；
（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；
（3）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；
（4）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)，也不能溶于水或與水反應(yīng)；
（5）實驗操作中應(yīng)注意的問題有：裝置氣密性要好；紅磷要足量；要冷卻到室溫再打開彈簧夾等；
（6）盛放在燃燒匙內(nèi)的物質(zhì)是紅磷；不選用木炭或硫作為藥品的原因是：碳粉和硫粉燃燒產(chǎn)物是二氧化碳、二氧化硫氣體，導(dǎo)致瓶內(nèi)氣體不能明顯減少，不能形成壓強差．
（7）根據(jù)實驗中容易出現(xiàn)導(dǎo)致如果所測氧氣的體積分數(shù)偏小的原因可知能導(dǎo)致該現(xiàn)象的理由是：①紅磷的量不足，使瓶內(nèi)氧氣未耗盡； ②瓶塞未塞緊，使外界空氣進入瓶內(nèi)； ③未冷卻至室溫就打開止水夾，使進入瓶內(nèi)水的體積減少；④燒杯中的水不夠等．都會使進入的水少于五分之一等．
故答案為：
（1）為了把氧氣全部消耗；
（2）水被壓入集氣瓶；
（3）空氣中氧氣的體積分數(shù)約為五分之一；
（4）氮氣不能與紅磷反應(yīng)，也不能溶于水或與水反應(yīng)（合理即可）；
（5）裝置氣密性要好；紅磷要足量；要冷卻到室溫再打開彈簧夾等；
（6）不行；碳粉和硫粉燃燒產(chǎn)物是二氧化碳、二氧化硫氣體，導(dǎo)致瓶內(nèi)氣體不能明顯減少，不能形成壓強差．
（7）①紅磷的量不足，使瓶內(nèi)氧氣未耗盡； ②瓶塞未塞緊，使外界空氣進入瓶內(nèi)（合理即可）；

點評 熟記用紅磷測定空氣里氧氣含量的實驗原理、操作步驟、實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)論和注意事項是解答這類題目的基礎(chǔ)．