Question

10．某興趣小組設(shè)計了測定空氣中氧氣含量的實驗，甲同學(xué)實驗裝置（如圖1所示）．該同學(xué)的實驗步驟如下：①將圖中的集氣瓶水面以上容積分為5等份，并作好標(biāo)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）該實驗中紅磷需稍過量，目的是使瓶內(nèi)氧氣完全反應(yīng)；
（2）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是產(chǎn)生大量白煙，放出熱量，其反應(yīng)的文字表達(dá)式為紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；該同學(xué)實驗后發(fā)現(xiàn)測得的氧氣體積分?jǐn)?shù)小于 $\frac{1}{5}$，請你幫該同學(xué)分析造成這種結(jié)果的可能原因（答兩點）①紅磷量不足②未等冷卻到室溫就打開止水夾等；
（3）乙同學(xué)對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示 ），你認(rèn)為改進后的優(yōu)點是：裝置氣密性更好，實驗結(jié)果更準(zhǔn)確；
（4）該實驗可推論出氮氣易（填“易”或“難”）溶于水和其化學(xué)性質(zhì)不活潑（填“活潑”或“不活潑”）的結(jié)論；
（5）請說出氮氣的一條用途做食品保護氣．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)紅磷能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷，五氧化二磷是一種固體進行分析；
（2）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；
如果操作不當(dāng)，會影響實驗結(jié)果，甚至?xí)��?dǎo)致實驗失�。�只有熟悉用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項，才能正確解答本題．
（3）根據(jù)裝置特點分析優(yōu)點；
（4）根據(jù)實驗現(xiàn)象分析氮氣的性質(zhì)；
（5）根據(jù)氮氣的用途解答．

解答 解：（1）為了使集氣內(nèi)的氧氣完全消耗完在做實驗時紅磷要過量；
（2）紅磷消耗了空氣中的氧氣使集氣瓶內(nèi)的壓強減��；因為進入水的體積約為容積的$\frac{1}{5}$，該反應(yīng)的文字表達(dá)式是紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷，
裝置漏氣最終會使瓶內(nèi)氣體減少的少，水倒流入瓶內(nèi)的就少；紅磷量不足，沒有將氧氣完全消耗；沒有冷卻到室溫就打開止水夾，瓶內(nèi)氣壓比室溫下偏大，水倒流入瓶內(nèi)的就少，這樣都會使進入集氣瓶的水不足容積的五分之一；
（3）乙同學(xué)對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示 ），你認(rèn)為改進后的優(yōu)點是：裝置氣密性更好，實驗結(jié)果更準(zhǔn)確；
（4）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)；
（5）氮氣化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可以做食品保護氣．
答案：
（1）使瓶內(nèi)氧氣完全反應(yīng)（合理即可）；
（2）產(chǎn)生大量白煙，放出熱量；紅磷+氧氣 $\stackrel{點燃}{→}$ 五氧化二磷；紅磷量不足；未等冷卻到室溫就打開止水夾等（合理即可）
（3）裝置氣密性更好，實驗結(jié)果更準(zhǔn)確；
（4）難； 不活潑
（5）做食品保護氣（合理即可）

點評 在做測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)實驗時選擇的藥品只能跟空氣中的氧氣反應(yīng)不能跟其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，同時還不能產(chǎn)生氣體．