Question

12．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1．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(dǎo)管的燃燒匙內(nèi)裝入足量的紅磷，將導(dǎo)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(yīng)后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾．
請回答下列問題：
（1）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是紅磷燃燒產(chǎn)生大量的白煙，其反應(yīng)的文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；由此實驗可得出的結(jié)論是氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$．
（2）步驟③發(fā)現(xiàn)進入集氣瓶的水的體積沒有達到其容積的$\frac{1}{5}$原因可能是（一條即可）裝置漏氣等．
（3）該實驗可推論出氮氣的物質(zhì)物理性質(zhì)為難溶于水，化學性質(zhì)為不活潑．
（4）若將紅磷換成鎂條，是否可以，原因是鎂能與氮氣反應(yīng)．
（5）某同學做如圖2改進實驗，圖2所示的裝置與前一裝置相比較其優(yōu)點在于準確度高、不污染空氣．
（6）某化學興趣小組對教材中“測定空氣里氧氣含量”的實驗（見圖I）進行了大膽改進，設(shè)計圖3（選用容積為45mL的18×180mm的試管作反應(yīng)容器）實驗方案進行，收到了良好的效果．
圖3實驗的操作步驟如下：
①點燃酒精燈．
②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾．
③將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖3中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管．
④讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)．
你認為正確的實驗操作順序是③①②④ （填序號），圖3實驗中，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為1 mL刻度處才停止．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)紅磷燃燒的現(xiàn)象、發(fā)生的反應(yīng)、空氣中氧氣的體積分數(shù)分析回答；
（2）根據(jù)測定空氣中氧氣含量實驗的注意事項分析回答；
（3）根據(jù)現(xiàn)象分析氮氣的性質(zhì)；
（4）根據(jù)鎂能與氮氣反應(yīng)分析回答；
（5）對比試驗的裝置分析優(yōu)點；
（6）根據(jù)測定空氣組成的實驗操作進行排序；根據(jù)空氣中氧氣的體積分數(shù)及反應(yīng)器的容積分析判斷活塞移動的位置．

解答 解：（1）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是：紅磷燃燒產(chǎn)生大量的白煙．紅磷燃燒生成了五氧化二磷，反應(yīng)的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；由此實驗可得出的結(jié)論是：氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$．
（2）步驟③發(fā)現(xiàn)進入集氣瓶的水的體積沒有達到其容積的$\frac{1}{5}$，原因可能是：裝置漏氣、紅磷的量不足等．
（3）該實驗可推論出氮氣的物質(zhì)物理性質(zhì)為難溶于水，化學性質(zhì)為不活潑．
（4）該實驗不可以將紅磷換成鎂條，原因是鎂能與氮氣反應(yīng)．
（5）某同學做如圖2改進實驗，圖2所示的裝置與前一裝置相比較改進后的裝置氣密性好、準確度高，生成的五氧化二磷不進入空氣，不污染空氣；
（6）圖Ⅱ?qū)嶒炛姓�確的實驗操作過程是：先將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖3中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管，然后再點燃酒精燈，引燃紅磷，反應(yīng)完后先撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾，最后讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)，所以實驗的順序是：③①②④．
  空氣中氧氣的體積分數(shù)約為$\frac{1}{5}$，紅磷燃燒消耗了氧氣的體積是：45mL×$\frac{1}{5}$=9mL，活塞所處的刻度值為10mL-9mL=1mL；所以活塞所處的刻度值為1mL；
故答案為：（1）紅磷燃燒產(chǎn)生大量的白煙，磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷，氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$；（2）裝置漏氣等；（3）難溶于水，不活潑；（4）鎂能與氮氣反應(yīng)；（5）準確度高，不污染空氣；（6）③①②④
，1．

點評 此題是關(guān)于對空氣中氧氣含量的實驗考查，解題的關(guān)鍵是了解空氣中氧氣的含量以及相關(guān)的實驗要求，屬于開放型實驗分析題，熟練掌握測定的原理、實驗的注意事項、實驗的現(xiàn)象等是解題的關(guān)鍵．