Question

某同學設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，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）紅磷燃燒時的現象是

 

該實驗中紅磷需稍過量，目的是

 

；寫出紅磷燃燒的文字表達式

 

．
（2）步驟③中打開止水夾后觀察到的現象是

 

；由此可得出空氣中氧氣的體積分數約為

 

．由本實驗還可推知氮氣的哪些性質？試寫出物理性質：

 

，化學性質：

 

（3）若將紅磷換成木炭，該實驗能否獲得成功

 

（填“能”或“否”）？理由是

 

．
（4）另一位同學做該實驗時，測出氧氣的含量遠遠低于實際值，請你分析其中的原因：
①

 

；②

 

；③

 

（5）若將紅磷換成炭粉，該實驗能否獲得成功？

 

（填“能”或“否”），理由是

 

．

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：根據紅磷燃燒的現象和測定空中氧氣體積分數的原理、注意事項分析．我們常用燃燒紅磷或白磷的方法，因為磷燃燒生成白色固體五氧化二磷，幾乎不占空間，使得內外產生氣壓差，從而得到正確的結論．保證本實驗成功的關鍵是：①裝置氣密性好；②紅磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數．

解答：解：（1）紅磷燃燒放出大量白煙，同時釋放出大量的熱；實驗的目的是測定空氣中氧氣含量，原理是消耗氧氣使裝置內外產生壓強差，水被吸入占據氧氣的空間，從而達到測定氧氣的目的，紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗；紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的文字表達式是：紅磷+氧氣

點燃

五氧化二磷；故填：放出大量白煙，同時釋放出大量的熱；使集氣瓶中的氧氣完全消耗；紅磷+氧氣

點燃

五氧化二磷；
（2）由于紅磷消耗了空氣中的氧氣使集氣瓶內的壓強減小，打開止水夾后觀察到的現象是：水沿導管倒流進入集氣瓶中，液面上升至刻度1處；由此可得出空氣中氧氣的體積分數約為五分之一．因為空氣中主要成分是氮氣和氧氣，磷燃燒消耗了氧氣，剩余的主要是氮氣，說明不燃燒也不支持燃燒，不與磷反應（化學性質）；由于集氣瓶中進入了部分水所以說明了氮氣難溶于水（物理性質）．故填：水沿導管倒流進入集氣瓶中，液面上升至刻度1處；五分之一；難溶于水；不燃燒也不支持燃燒；
（3）木炭燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流，因此紅磷不能換成木炭．故填：否；木炭燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流．
（4）進行此實驗時，必須保證裝置的氣密性良好，紅磷足量，瓶子冷卻后再打開彈簧夾，否則會導致結果不準確，故填：紅磷的量不夠；裝置可能漏氣；未冷卻到室溫就打開彈簧夾．
（5）炭粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流，因此紅磷不能換成木炭，故填：否；炭粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流．

點評：本考點是測定氧氣在空氣中的體積分數，實驗中要注意裝置的嚴密性、所用藥品的量、生成物的狀態(tài)、誤差分析、對實驗現象的分析等，培養(yǎng)了學生的分析推理能力和嚴謹的實驗態(tài)度．