Question

16．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將圖中的集氣瓶分為5等份，并作好標記．
②在帶橡皮塞和導管的燃燒匙內裝入足量的紅磷，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，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）寫出紅磷燃燒的文字表達式紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（2）該實驗中紅磷需稍過量，目的是確保集氣瓶中的氧氣完全消耗．
（3）步驟③中打開止水夾后觀察到的現象是水被壓入集氣瓶，進入的水約為集氣瓶體積的$\frac{1}{5}$，由此可得出空氣中氧氣的體積分數約為$\frac{1}{5}$．
（4）該實驗可推論出氮氣難（填“易”或“難”）溶于水和其化學性質不活潑（填“活潑”或“不活潑”）的結論．
（5）若將紅磷換成炭粉，該實驗能否獲得成功？不能．原因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 （1）根據化學反應文字表達式的書寫分析．
（2）根據該實驗注意事項分析；
（3）根據紅磷的燃燒結合壓強知識分析，紅磷與氧氣反應生成固體，消耗了瓶內的氣體，壓強減小，外界大氣壓會壓著水進入集氣瓶；根據實驗現象分析；
（4）根據實驗的現象分析氮氣的性質；
（5）根據碳燃燒了二氧化碳氣體分析．

解答 解：（1）紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的文字表達式是：紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）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外產生壓強差，水被吸入占據氧氣的空間，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．
（2）紅磷與氧氣反應，生成了五氧化二磷固體，所以會導致集氣瓶內壓強減小，水被壓入集氣瓶，進入的水量正好占據集氣瓶內氧氣的空間，約為集氣瓶體積的$\frac{1}{5}$；據實驗現象可得出空氣中氧氣的體積分數約為$\frac{1}{5}$；
（4）剩余的氣體主要是氮氣，水進入瓶內占$\frac{1}{5}$，不再繼續(xù)進入說明氮氣不能與紅磷反應，也不能溶于水或與水反應；
（5）若將紅磷換成炭粉，該實驗不能獲得成功，原因是：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）紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷（2）確保集氣瓶內的氧氣消耗盡；（3）水被壓入集氣瓶，進入的水約為集氣瓶體積的$\frac{1}{5}$，$\frac{1}{5}$；（4）難；不活潑；（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 熟記用紅磷測定空氣里氧氣含量的實驗原理、操作步驟、實驗現象、實驗結論和注意事項是解答這類題目的基礎．