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．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(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，目的是充分反應掉集氣瓶中的氧氣．
（2）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是紅磷燃燒，生成大量的白煙，最后熄滅，其反應的文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；步驟③中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處，由此可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約 為五分之一．
（3）該實驗可推論出氮氣難（填“易”或“難”）溶于水和其化學性質(zhì)不活潑（填“活潑”或“不活潑”）的結(jié)論．
（4）若將紅磷換成炭粉，該實驗能否獲得成功？為什么？不能成功，原因是因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內(nèi)壓強基本不變，水不倒流
（5）若實驗中進入集氣瓶的水不足容積的五分之一，可能原因主要有：
①紅磷量不足
②未冷卻到室溫就打開止水夾．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的目的與注意事項來分析；
（2）根據(jù)紅磷的燃燒現(xiàn)象、反應結(jié)合壓強知識分析．紅磷與氧氣反應生成五氧化二磷固體，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；
（3）根據(jù)實驗現(xiàn)象來分析；
（4）根據(jù)碳與氧氣反應的生成物考慮；
（5）保證本實驗成功的關(guān)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(shù)．

解答 解：（1）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．紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗；故填：充分反應掉集氣瓶中的氧氣；
（2）點燃的紅磷，在集氣瓶燃燒，生成大量的白煙，最后熄滅．紅磷燃燒生成了五氧化二磷，反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；由于紅磷與氧氣反應生成五氧化二磷固體，消耗了瓶內(nèi)的氣體，壓強減小，所以，打開止水夾后觀察到的現(xiàn)是：燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；這一現(xiàn)象說明空氣中的氧氣約占其體積的五分之一；故填：紅磷燃燒，生成大量的白煙，最后熄滅；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；五分之一；
（3）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，也難溶于水或與水反應；故填：難；不活潑；
（4）因為炭粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內(nèi)壓強基本不變，水不倒流，所以不難將紅磷換成炭粉；故填：不能，因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內(nèi)壓強基本不變，水不倒流；
（5）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)的就少或裝置漏氣；故填：紅磷量不足；未冷卻到室溫就打開止水夾．

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)．