Question

10．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)裝入足量的紅磷，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，目的是使空氣中的氧氣全部消耗完．
（2）步驟③中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是燒杯中的水倒流入瓶內(nèi)，約占瓶容積的$\frac{1}{5}$，由此可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為$\frac{1}{5}$．
（3）該實驗可推論出氮氣難（填“易”或“難”）溶于水和其化學性質(zhì)不活潑（填“活潑”或“不活潑”）的結(jié)論．
（4）若將紅磷換成炭粉，該實驗能否獲得成功？不成功．
（5）寫出紅磷在氧氣中燃燒的文字表達式磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷
（6）若測得氧氣含量偏低的可能原因是：
①紅磷量不足．
②裝置漏氣（或未等裝置冷卻就讀數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)測定空氣中氧氣含量的要求來分析；
（2）紅磷與氧氣反應生成固體，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，結(jié)合實驗現(xiàn)象分析結(jié)論；
（3）根據(jù)空氣的主要成分是氮氣和氧氣，對比氧氣和環(huán)境來具體分析氮氣的性質(zhì)；
（4）根據(jù)碳燃燒生成二氧化碳氣體進行分析；
（5）根據(jù)反應的原理分析；
（6）從測定空氣中氧氣的含量實驗原理去分析．

解答 解：（1）為了使集氣內(nèi)的氧氣完全消耗完在做實驗時紅磷要過量，故答案為：使空氣中的氧氣全部消耗完；
（2）紅磷消耗了空氣中的氧氣使集氣瓶內(nèi)的壓強減小，在外界大氣壓的作用下，觀察到燒杯中的水倒流入瓶內(nèi)，約占瓶容積的$\frac{1}{5}$；進入集氣瓶的水的體積即為被消耗的氧氣體積，由此可知氧氣約占空氣體積分數(shù)的$\frac{1}{5}$，故答案為：燒杯中的水倒流入瓶內(nèi)，約占瓶容積的$\frac{1}{5}$；$\frac{1}{5}$；
（3）空氣的主要成分是氮氣和氧氣，所以實驗結(jié)束后，瓶內(nèi)剩余$\frac{4}{5}$的氣體主要是氮氣，瓶內(nèi)剩余氣體的物理性質(zhì)主要：難溶于水，化學性質(zhì)是：不支持燃燒，不活潑；
故答案為：難；不活波；
（4）不能用炭粉代替紅磷，這是因為炭粉燃燒生成二氧化碳氣體，會導致水無法進入集氣瓶，從而導致無法測定空氣中氧氣的含量；故答案為：不成功；
（5）磷與氧氣在點燃的條件下反應生成五氧化二磷；故填：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（6）測定空氣中氧氣的含量實驗原理：利用紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使左邊集氣瓶內(nèi)氣體體積變小，壓強變小，從而在外部大氣壓的作用下使燒杯內(nèi)的水進入集氣瓶，通過測量進入集氣瓶中水的量來確定空氣中氧氣的體積分數(shù)．如果所用紅磷的量不足，造成瓶內(nèi)空氣中的氧氣沒有完全被消耗，所以會使所測得的氧氣的體積分數(shù)偏小；如果裝置漏氣，則形成的壓強差會從漏氣的地方進入空氣，也會導致進入集氣瓶的水的量偏小，即測得氧氣的體積分數(shù)偏小，未等裝置冷卻就讀數(shù)導致進入的水也會偏少；故答案為：紅磷的量不足或裝置漏氣等．故答案為：紅磷量不足；裝置漏氣（或未等裝置冷卻就讀數(shù)）．

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．