Question

16．空氣中氧氣體積含量的測定
（1）將圖所示集氣瓶水面上的容積劃分為五等份，并加以標記．
實驗原理：選擇一種在空氣中反應(yīng)只消耗氧氣而不與其他氣體反應(yīng)，且生成物不占空間的物質(zhì)（固體），使密封裝置內(nèi)的壓強減小，由液面變化情況得出結(jié)論（進入集氣瓶內(nèi)水的體積就是空氣中氧氣體積）．
（2）在帶橡皮塞和導(dǎo)管的燃燒匙內(nèi)裝足量紅磷，將膠管上的止水夾夾緊，把燃燒匙內(nèi)的紅磷放在酒精燈火焰上點燃，并迅速伸入集氣瓶內(nèi)，塞緊橡皮塞，觀察現(xiàn)象．
【實驗現(xiàn)象】
（3）待集氣瓶冷卻到室溫后，把導(dǎo)管插入盛水的燒杯中，打開止水夾，觀察現(xiàn)象．
【實驗現(xiàn)象】：水被壓入集氣瓶，約為集氣瓶容積的五分之一
（4）該反應(yīng)的文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷
【實驗結(jié)論】：空氣中氧氣的體積分數(shù)約為五分之一
討論交流：
（1）在實驗中，若氣體減少的體積少于$\frac{1}{5}$，可能的原因有哪些？（三點）
（2）集氣瓶中剩余的氣體主要是什么？有哪些性質(zhì)？

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：【實驗現(xiàn)象】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，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；
（4）磷和氧氣點燃產(chǎn)生五氧化二磷，寫出反應(yīng)的表達式；
【實驗結(jié)論】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；
【討論交流】（1）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；
（2）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)；
故答案為：【實驗現(xiàn)象】水被壓入集氣瓶，約為集氣瓶容積的五分之一；
（4）磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；【實驗結(jié)論】空氣中氧氣的體積分數(shù)約為五分之一；
【討論交流】（1）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）；
（2）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）．

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)．