Question

12．某同學用如圖裝置測定空氣中氧氣的體積分數(shù)．請你填寫有關(guān)空格，并與同學交流．
（1）該實驗中，紅磷需稍過量，目的是盡可能把氧氣反應掉．該物質(zhì)燃燒反應的表達式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）待該物質(zhì)熄滅并冷卻后，打開彈簧夾觀察到的現(xiàn)象是水經(jīng)導氣管流向集氣瓶中約五分之一體積處；出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是由于磷燃燒消耗了氧氣使瓶內(nèi)壓強減小，小于外界大氣壓；為什么要“待該物質(zhì)熄滅并冷卻后，打開彈簧夾”？使實驗結(jié)果準確
（3）實驗后發(fā)現(xiàn)測定出的空氣中氧氣的體積分數(shù)低于$\frac{1}{5}$，這可能是由哪幾種原因引起的？沒有冷卻至室溫，就打開彈簧夾；裝置氣密性不夠好；紅磷量不足；集氣瓶中的氧氣沒有消耗完
（4）若（3）實驗后發(fā)現(xiàn)測定出的空氣中氧氣的體積分數(shù)大于$\frac{1}{5}$，這可能是由哪幾種原因引起的？燃燒的紅磷剛插入集氣瓶時沒有塞緊，燃燒一段時間后再塞緊；沒有先用彈簧夾夾緊橡皮管；導氣管中的氧氣參與了反應等
（5）由本實驗還可以推測氮氣的性質(zhì)有難溶于水．
（6）若將紅磷換成碳粉，該實驗能否獲得成功？否（填能或否）理由是由于碳粉燃燒的產(chǎn)物是二氧化碳氣體，瓶內(nèi)氣壓沒變，水不能進入集氣瓶．

Answer 1

分析 （1）為了使實驗結(jié)果準確，要用過量的紅磷確保氧氣被完全消耗掉；該反應生成了五氧化二磷，可以據(jù)此寫出該反應的文字表達式；
（2）根據(jù)磷燃燒消耗氧氣使瓶內(nèi)壓強減小來分析；
（3）根據(jù)可能造成進入水的體積少的原因進行分析；
（4）測定出的空氣中氧氣的體積分數(shù)大于五分之一即從瓶中出來一些氣體，再分析具體原因；
（5）對比氧氣和環(huán)境來具體分析氮氣的性質(zhì)．
（6）根據(jù)反應原理進行分析．

解答 解：（1）該實驗中，紅磷需稍過量，目的是 盡可能把氧氣反應掉．紅磷在空氣中燃燒，其實質(zhì)上是與空氣中的氧氣反應生成五氧化二磷，其反應的化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）由于磷燃燒消耗了氧氣使瓶內(nèi)壓強減小，小于外界大氣壓，在外界大氣壓的作用下，把水壓入瓶內(nèi)，由于水進入瓶內(nèi)的體積約占瓶子總體積的五分之一，所以結(jié)論是氧氣約占空氣體積的五分之一；待該物質(zhì)熄滅并冷卻后，打開彈簧夾是實驗結(jié)果準確；
（3）造成進入水的體積少的原因：裝置漏氣、紅磷量不足沒有把瓶內(nèi)氧氣消耗完，沒有冷卻到室溫就打開了止水夾；
（4）測定出的空氣中氧氣的體積分數(shù)大于五分之一
即從瓶中出來一些氣體，由于磷燃燒放熱，由于集氣瓶的瓶塞沒有塞緊，瓶內(nèi)空氣有部分被趕了出來；或者沒有先用彈簧夾夾緊橡皮管，磷燃燒時有部分空氣沿著導管出來了；
（5）氮氣的性質(zhì)的歸納，要從本實驗的實際來進行，不要脫離題目去回答和分析．實驗中當裝置內(nèi)進入水以后，氮氣依然能夠存在這就說明氮氣是難溶于水的也不和水反應．另外在紅磷和氧氣反應的過程中，氮氣沒有被消耗，所以氮氣不和氧氣、紅磷反應，可以概括為性質(zhì)穩(wěn)定，當然也可以分開敘述，就是不和氧氣反應，不支持燃燒等．
（6）否；由于碳粉燃燒的產(chǎn)物是二氧化碳氣體，瓶內(nèi)氣壓沒變，水不能進入集氣瓶．
故答案為：
（1）盡可能把氧氣反應掉．4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）水經(jīng)導氣管流向集氣瓶中約五分之一體積處；由于磷燃燒消耗了氧氣使瓶內(nèi)壓強減小，小于外界大氣壓；使實驗結(jié)果準確；
（3）沒有冷卻至室溫，就打開彈簧夾；裝置氣密性不夠好；紅磷量不足；集氣瓶中的氧氣沒有消耗完；
（4）燃燒的紅磷剛插入集氣瓶時沒有塞緊，燃燒一段時間后再塞緊；沒有先用彈簧夾夾緊橡皮管；導氣管中的氧氣參與了反應等；（合理即可）；
（5）難溶于水；
（6）否；生成物二氧化碳是氣體，瓶內(nèi)氣壓沒有改變．

點評 本題以空氣中氧氣的含量為載體，考查了相關(guān)化學方程式的書寫、所測氧氣含量偏低的原因、氮氣的性質(zhì)等，考查學生科學探究和邏輯思維的能力．