Question

19．用來測定空氣成分的方法很多，圖1所示的是用紅磷在空氣中燃燒的測定方法．實驗過程是：

第一步：將集氣瓶容積劃分為五等份，并做好標記．
第二步：點燃燃燒匙內的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊．
第三步：待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，發(fā)現水被吸入集氣瓶中，進入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總容積的$\frac{1}{5}$．
請回答下列問題：
（1）通過這個實驗得出的結論是氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$．
（2）此實驗還可推知反應后剩余氣體的一條物理性質是難，一條化學性質是不活潑．
（3）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的$\frac{1}{5}$，你認為導致這一結果的原因可能是：紅磷的量偏少、裝置漏氣．
（4）某同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示 ），你認為改進后的優(yōu)點是：誤差小、無污染．
（5）若將紅磷換成炭粉，該實驗能否獲得成功？不能，理由是炭粉燃燒生成了二氧化碳氣體，瓶內壓強無變化．

Answer 1

分析 本題是測定氧氣在空氣中的體積分數的實驗探究，要把空氣中的氧氣消耗掉，在本實驗中用的是紅磷，磷和氧氣在點燃的條件下生成白色五氧化二磷，因此，產生大量白煙，待紅磷熄滅并冷卻后打開彈簧夾，水被吸入集氣瓶中，進入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總容積的$\frac{1}{5}$；因此得出：氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$；
紅磷燃燒消耗掉氧氣，集氣瓶中剩余的氣體主要是氮氣，根據實驗的現象可分析氮氣的性質；
要使本實驗成功，必須注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②白磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數．圖2裝置設計的比較好，操作簡單，并且試管內的空氣也不會逸出來，比較嚴密，減少了空氣污染物；

解答 解：（1）通過這個實驗得出的結論是：氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$．
（2）此實驗由進入的水約為剩余體積的$\frac{1}{5}$沒有再進入，可推知剩余氣體的一條物理性質是難溶于水，由紅磷的熄滅可推知一條化學性質是不活潑．
（3）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的$\frac{1}{5}$，導致這一結果的原因可能是：紅磷的量偏少、裝置漏氣等．
（4）某通過凸透鏡聚光引燃紅磷，不需要打開瓶塞，空氣出不來也進不去，測量比較準確．用酒精燈引燃紅磷，紅磷燃燒生成了五氧化二磷進入空氣會污染空氣，由于磷燃燒放出大量的熱，打開瓶塞時容易使空氣受熱而逸出．所以實驗的優(yōu)點是：誤差少或無污染．
（5）若將紅磷換成炭粉，該實驗不能獲得成功，理由是 炭粉燃燒生成了二氧化碳氣體，瓶內壓強無變化．
故答案為：（1）氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$；（2）難，不活潑；（3）裝置漏氣、紅磷的量不足；
（4）誤差小，無污染；（5）不能，炭粉燃燒生成了二氧化碳氣體，瓶內壓強無變化．

點評 空氣是人類寶貴的自然資源，在中考中占有重要的地位，特別是空氣中氧氣含量的測定，要注意測定原理、實驗關鍵、現象和結論等內容的考查．