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將圖中的集氣瓶分別分為5等份，并做好標記．
②在帶橡皮塞和導管的燃燒匙內(nèi)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(nèi)，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）該實驗中紅磷需稍過量，目的是

 

．
（2）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是

 

，步驟③中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是

 

，由此可得出結論，氧氣約占

 

．
（3）該實驗還可推論出氮氣

 

（填“易”或“不易”）溶于水和其化學性質(zhì)

 

（填“活潑”或“不活潑”）的結論．
（4）若將紅磷換成碳粉，

 

（填“能”或“不能”）成功．
（5）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的

1

5

，你認為導致這一結果的原因可能是

 

（答兩點）．

Answer 1

考點：空氣組成的測定

專題：空氣與水

分析：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(nèi)外產(chǎn)生壓強差，水被吸入占據(jù)氧氣的空間，從而達到測定氧氣的目的．
（1）紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗，減少誤差；
（2）由于紅磷消耗了空氣中的氧氣使集氣瓶內(nèi)的壓強減小，打開止水夾后觀察到：水沿導管倒流進入集氣瓶中，倒流至集氣瓶容積的

1

5

處；
（3）在該實驗中，剩余的氣體主要是氮氣，說明氮氣不溶于水，氮氣不能燃燒，也不能支持燃燒，化學性質(zhì)穩(wěn)定；
（4）木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內(nèi)的壓強；
（5）紅磷不足、裝置漏氣、點燃后沒有迅速伸入集氣瓶并塞緊橡皮塞、沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾等都可以使測定的結果不準確．

解答：解：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(nèi)外產(chǎn)生壓強差，水被吸入占據(jù)氧氣的空間，從而達到測定氧氣的目的．
（1）紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗；故答案為：充分反應掉集氣瓶中的氧氣；
（2）紅磷燃燒，發(fā)黃光，產(chǎn)生大量白煙，放出大量的熱；由于紅磷消耗了空氣中的氧氣使集氣瓶內(nèi)的壓強減小，打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是：水沿導管倒流進入集氣瓶中，倒流至集氣瓶容積的

1

5

處，可以得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為

1

5

；故答案為：紅磷燃燒，發(fā)黃光，產(chǎn)生大量白煙，放出大量的熱水沿導管倒流進入集氣瓶中，倒流至集氣瓶容積的

1

5

處；

1

5

；
（3）在該實驗中，剩余的氣體主要是氮氣，說明氮氣不溶于水，氮氣不能燃燒，也不能支持燃燒，化學性質(zhì)穩(wěn)定；故答案為：難；不活潑；
（4）測定空氣中氧氣的體積分數(shù)利用的是壓強的改變，所以若把紅磷換成木炭，木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內(nèi)的壓強，達不到實驗目的，故答案為：不能成功，木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內(nèi)的壓強；
（5）紅磷不足、裝置漏氣、沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾等都能使測定的結果偏�。�故：紅磷不足；裝置漏氣．
故答案為：
（1）充分反應掉集氣瓶中的氧氣．
（2）紅磷燃燒，發(fā)黃光，產(chǎn)生大量白煙，放出大量的熱，水沿導管倒流進入集氣瓶中，倒流至集氣瓶容積的

1

5

處，

1

5

．
（3）不易，不活潑．
（4）不能．
（5）紅磷不足；裝置漏氣．

點評：本題考查學生對實驗原理與實驗操作的理解與評價等，難度中等，清楚實驗原理是解題的關鍵，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．