Question

用來測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定方法實驗過程如下

第一步：將集氣瓶容積劃分五等分（水面以上），并做好記號

第二步：點燃燃燒匙內的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊

第三步：待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，發(fā)現水被吸入集氣瓶中，進入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總容積的

請回答：

（1）寫出集氣瓶內發(fā)生反應的化學方程式  ，

（2）集氣瓶內剩余氣體主要是N₂，由此得出它的一點物理性質有  ，化學性質  ．

（3）若將紅磷換成木炭，實驗不能達到目的，原因  ．

（4）實驗完畢，若進入集氣瓶中的水的體積不到容積的，你認為導致這一結果的可能原因   ．

（3）某化學興趣小組將教材圖甲進行了大膽改進，用圖乙所示裝置進行實驗（試管的容積為45mL、注射器的針筒潤滑性非常好，不考慮摩擦力），收到了良好的效果．

回答問題：

①按圖乙實驗裝置進行實驗．點燃紅磷前活塞在20mL刻度處．待紅磷與氧氣充分反應，且裝置完全冷卻后，注射器的活塞將停留在  mL刻度處（結果取整數）．

②對照圖甲實驗，你認為圖乙實驗的優(yōu)點是  

Answer 1

【考點】空氣組成的測定；書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式．

【專題】空氣與水．

【分析】（1）根據反應原理以及化學方程式的寫法來分析；

（2）燃燒結束后，推知氮氣的性質時，從其顏色，溶解性，是否有可燃性角度考慮；

（3）根據木炭燃燒生成二氧化碳氣體解答；

（4）產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行分析解答；

（5）氧氣約占空氣體積的五分之一，可以據此解答該題；

裝置乙中的氣密性較好，且無需再空氣中點燃紅磷，實驗結果更準確，可以據此解答該題．

【解答】解：（1）紅磷與氧氣在點燃的條件下反應生成五氧化二磷；故填：4P+5O₂2P₂O₅；

（2）燃燒結束后，集氣瓶內剩余的氣體主要是氮氣；由本實驗可推知氮氣具有的物理性質是 無色、不易溶于水，化學性質 氮氣不與紅磷反應（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，這是因為木炭燃燒生成二氧化碳氣體，生成的二氧化碳氣體會占據氧氣的空間，壓強基本不變，水不倒吸，不能測定空氣中氧氣的含量；

故填：炭燃燒生成二氧化碳氣體，生成的二氧化碳氣體會占據氧氣的空間，壓強基本不變，水不倒吸，不能測定空氣中氧氣的含量；

（4）若紅磷的量不足，導致不能將裝置內的氧氣完全反應掉，因此測得氧氣的體積分數小于；

若裝置漏氣，導致空氣進入集氣瓶內，因此測得的氧氣的體積分數小于；

若未等到裝置冷卻到室溫，就打開止水夾，會使集氣瓶內的氣體處于膨脹狀態(tài)，因此測得的氧氣體積分數會小于；

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×=13mL，所以活塞所停頓的位置為：20mL﹣65mL×=7mL；

裝置乙中的氣密性較好，且無需再空氣中點燃紅磷，實驗結果更準確．

故填：①7；②環(huán)保（不用在空氣中加熱紅磷）；氣密性好；實驗準確．

【點評】本題主要考查用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現象、結論和注意事項，難度稍大．