Question

19．已知空氣的主要成分是氮氣和氧氣，某課外活動小組設(shè)計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖所示：
（1）實驗中紅磷要過量，其目的是全部消耗掉集氣瓶中內(nèi)的氧氣．
（2）加緊彈簧夾，在空氣中點燃紅磷，并迅速深入集氣瓶中，塞緊橡皮塞，此時觀察到的主要現(xiàn)象是紅磷燃燒，產(chǎn)生了大量的白煙，反應(yīng)的文字表達式是紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷（用字母表達亦可）．
（3）待燃燒停止，白煙消失并冷卻至室溫后，打開彈簧夾，觀察到的現(xiàn)象是燒杯中的水進入集氣瓶，水倒流入集氣瓶中的體積約占集氣瓶剩余體積的$\frac{1}{5}$，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是紅磷燃燒消耗了氧氣，氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$．
（4）若實驗中測得氧氣的體積分數(shù)小雨$\frac{1}{5}$，則造成這種誤差的可能原因有哪些？（至少寫三種）
①紅磷的量不足；②裝置漏氣；③未等到裝置冷卻到室溫就打開了彈簧夾．
（5）從該實驗中還可推知氮氣的那些性質(zhì)？是寫出其中的兩種：
①氮氣難溶于水；②氮氣不燃燒、不支持燃燒．

Answer 1

分析 本題是測定空氣中氧氣的含量，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(nèi)外產(chǎn)生氣壓差，從而得到正確的結(jié)論．因此在選擇可燃物時，必須考慮到：燃燒的條件；生成物的狀態(tài)；不與空氣中其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)．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）紅磷在氧氣中燃燒生成五氧化二磷．該實驗中紅磷稍過量，目的是全部消耗掉集氣瓶中內(nèi)的氧氣；
（2）加緊彈簧夾，在空氣中點燃紅磷，并迅速深入集氣瓶中，塞緊橡皮塞，此時觀察到的主要現(xiàn)象是紅磷燃燒，產(chǎn)生了大量的白煙，反應(yīng)的文字表達式是：紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（3）待燃燒停止，白煙消失并冷卻至室溫后，打開彈簧夾，觀察到的現(xiàn)象是：燒杯中的水進入集氣瓶，水倒流入集氣瓶中的體積約占集氣瓶剩余體積的$\frac{1}{5}$，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是 紅磷燃燒消耗了氧氣，氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$．
（4）若實驗中測得氧氣的體積分數(shù)小于$\frac{1}{5}$，則造成這種誤差的可能原因有：①紅磷的量不足；②裝置漏氣；③未等到裝置冷卻到室溫就打開了彈簧夾．
（5）從該實驗中水倒流入集氣瓶中的體積只有的$\frac{1}{5}$而未充滿整個集氣瓶，說明了氮氣是難溶于水的；紅磷燃燒一會熄滅了，說明氮氣不燃燒不支持燃燒，其化學性質(zhì)不活潑；
答案：（1）全部消耗掉集氣瓶中內(nèi)的氧氣．（2）紅磷燃燒，產(chǎn)生了大量的白煙；紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．（3）燒杯中的水進入集氣瓶，水倒流入集氣瓶中的體積約占集氣瓶剩余體積的$\frac{1}{5}$，紅磷燃燒消耗了氧氣，氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$，（4）①紅磷的量不足；②裝置漏氣；③未等到裝置冷卻到室溫就打開了彈簧夾．（5）難溶于水的；不燃燒不支持燃燒．

點評 本題主要考查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，難度稍大．