Question

18．已知空氣的主要成分是氮氣和氧氣，某課外活動小組設計測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖所示：
（1）該實驗中紅磷稍過量，目的是完全反應掉瓶內的氧氣．
（2）觀察到紅磷燃燒的現(xiàn)象生成了大量的白煙、放出大量的熱，待燃燒停止，白煙消失并冷卻后，打開止水夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水量約占$\frac{1}{5}$，由本實驗還可以推知氮氣性質有難溶于水、不燃燒、不支持燃燒．
（3）寫出反應的表達式：紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷
（4）若液面低于$\frac{1}{5}$則原因可能是
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止水夾
（5）如果用木炭代替紅磷做該實驗，是否可行？不行，如果不行，怎樣改進？集氣瓶底加入少量的氫氧化鈉溶液．

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，使得內外產生氣壓差，從而得到正確的結論．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發(fā)生反應．保證本實驗成功的關鍵是：①裝置氣密性好；②紅磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數(shù)．最后根據(jù)氮氣的性質進行解答．

解答 解：（1）測定空氣中氧氣含量，要將裝置內的氧氣完全消耗掉，該實驗中紅磷稍過量，目的是：完全反應掉瓶內的氧氣．
（2）觀察到紅磷燃燒的現(xiàn)象生成了大量的白煙、放出大量的熱，待燃燒停止，白煙消失并冷卻后，打開止水夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水量約占$\frac{1}{5}$，由本實驗過量的紅磷消耗掉氧氣后不再燃燒，說明氮氣不能燃燒、不能支持燃燒；冷卻至室溫后，打開彈簧夾，加入集氣瓶的水約占其容積的$\frac{1}{5}$，水不再繼續(xù)進入，可說明氮氣不易溶于水．
（3）紅磷燃燒生成了五氧化二磷，反應的表達式是：紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（4）若液面低于$\frac{1}{5}$則原因可能是：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止水夾
（5）由于木炭燃燒生成了二氧化碳氣體，瓶內的壓強不變，如果用木炭代替紅磷做該實驗是不可行的．由于二氧化碳能與氫氧化鈉反應，如果用木炭代替紅磷做該實驗，改進的措施是：集氣瓶底加入少量的氫氧化鈉溶液．
故答案為：（1）完全反應掉瓶內的氧氣．（2）生成了大量的白煙、放出大量的熱；$\frac{1}{5}$；難溶于水，不能燃燒、不能支持燃燒．（3）紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；（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止水夾．（5）不可行，集氣瓶底加入少量的氫氧化鈉溶液．

點評 本題難度不大，掌握用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實驗原理、注意事項等是正確解答本題的關鍵．