Question

9．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，目的是將空氣中氧氣完全反應．
（2）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(nèi)水量約是集氣瓶體積的$\frac{1}{5}$，由本實驗還可以推知氮氣的哪一性質(zhì)？試寫出其中一種不溶于水，或不燃燒、不助燃，比較穩(wěn)定．
（3）若將紅磷換成炭粉，該實驗能否獲得成功？否，理由是生成物是氣體，瓶內(nèi)壓強不變小
（4）實驗后發(fā)現(xiàn)氣體減少的體積小于$\frac{1}{5}$，請你幫助這位同學找出可能造成這樣結(jié)果的原因是：
①紅磷的量不足 ②裝置氣密性不好
③沒有冷卻到室溫就打開止水夾
（5）若實驗后發(fā)現(xiàn)氣體減少的體積大于$\frac{1}{5}$，可能造成這樣結(jié)果的原因是：
①向瓶口塞入膠塞過慢 ②彈簧夾沒有夾緊．

Answer 1

分析 測定空氣中氧氣含量實驗的實驗原理是在密閉容器內(nèi)消耗氧氣，測量容器內(nèi)氣體體積的減少量確定氧氣的含量．因此在選擇消耗氧氣的藥品時，應考慮能與空氣中的氧氣反應而不與空氣中的其他成分反應，生成物不能為氣體，還應注意裝置不漏氣，藥品的量要足，讀數(shù)時溫度要回到原來的溫度等等．根據(jù)氧氣體積分數(shù)大于1/5是由于裝置內(nèi)的氣體壓強減小所致．

解答 解：（1）磷與氧氣在點燃條件下反應生成五氧化二磷．該實驗中紅磷稍過量，目的是將空氣中氧氣完全反應．
（2）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(nèi)水量約是集氣瓶容積的$\frac{1}{5}$，由本實驗還可以推知氮氣性質(zhì)有：不溶于水，或不燃燒、不助燃，比較穩(wěn)定．
（3）若將紅磷換成炭粉，該實驗不能獲得成功，理由是生成物是氣體，瓶內(nèi)壓強不變��；
（4）空氣中氧氣含量的測定，對實驗的成敗注意事項為：要保證藥品過量，要保證裝置的氣密性良好，同時一定要等到溫度恢復到室溫再打開止水夾讓外界液體進入裝置內(nèi)．所以在分析造成裝置造成結(jié)果小于$\frac{1}{5}$時，要考慮藥品的量可能不足造成沒有將氧氣完全消耗，同時要考慮同時一定要等到溫度恢復到室溫再打開止水夾，還要考慮裝置在藥品的足夠的情況下因為氣密性不好，導致液體不能等體積進入而引起結(jié)果偏低．
（5）測得的氧氣體積分數(shù)大于$\frac{1}{5}$說明從裝置內(nèi)出來的氣體多了，即有可能向瓶口塞入膠塞過慢由于磷燃燒放熱使瓶內(nèi)氣體被趕出一部分．
故答案為：
（1）將空氣中氧氣完全反應；
（2）$\frac{1}{5}$；不溶于水，或不燃燒、不助燃，比較穩(wěn)定
（3）否；生成物是氣體，瓶內(nèi)壓強不變��；
（4）①紅磷的量不足；②裝置氣密性不好；③沒有冷卻到室溫就打開止水夾；
（5）①向瓶口塞入膠塞過慢；②彈簧夾沒有夾緊．

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．