Question

（1）小麗同學用圖1裝置測定空氣中氧氣的體積分數(shù)．請你填寫出來，并與同學交流．
①寫出紅磷燃燒反應的化學方程式為

 

．
②待該物質熄滅并冷卻后，打開彈簧夾觀察到的現(xiàn)象是

 

；
由此得出的結論是

 

．
③由本實驗還可以推測氮氣的性質有（任寫一種）：

 

．
（2）小華同學認為小麗的方案會污染空氣，而且容易產(chǎn)生誤差，打算設計如下方案：選用實際容積為40mL的試管作反應容器，將過量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管，通過導管與實際容積為60mL且潤滑性很好的針筒注射器組成如圖2的實驗裝置．假設此實驗能夠按照小華的設想正常進行，且白磷所占體積與導管內的氣體體積忽略不計，請回答下列問題：
①實驗前，打開彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明

 

；
②若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾．可觀察到的現(xiàn)象為：白磷燃燒，活塞向左移，最終停在約

 

mL的刻度線處；
③若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應直至燃燒結束，試管冷卻．可觀察到的現(xiàn)象為：白磷燃燒，活塞先向右移動，后又向左移，最終停在約

 

mL的刻度線處；
④若將紅磷換成碳粉，該實驗能否獲得成功？

 

（填能或否）理由是

 

．

Answer 1

考點：空氣組成的測定,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：空氣與水

分析：（1）①紅磷和氧氣點燃生成五氧化二磷，據(jù)此書寫化學方程式；
②觀察到的現(xiàn)象是：水倒吸進入集氣瓶，約占集氣瓶體積的五分之一，因為磷與氧氣反應，消耗了空氣中的氧氣，使內外產(chǎn)生壓強差；通過該現(xiàn)象說明說明空氣中氧氣的體積含量；
③剩余氣體主要是氮氣，沒有燃燒說明它既不燃燒也不支持燃燒；
（2）本題是測定氧氣在空氣中的體積分數(shù)的實驗探究，要把空氣中的氧氣消耗掉，在本實驗中用的是過量的白磷，燃燒后的生成物是固體，不需要占很大的空間．本實驗中用的是40mL的試管與實際容積為60mL且潤滑性很好的針筒注射器，并且活塞在20mL處，有助于反應結束后計算體積．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(shù)．還要注意防止試管受熱不均或氣體體積受熱膨脹過大，從而造成試管炸裂．

解答：解：（1）①紅磷燃燒的化學方程式為：4P+5O₂

點燃  .

2P₂O₅．
②觀察到的現(xiàn)象是：水倒吸進入集氣瓶，約占集氣瓶體積的五分之一，因為磷與氧氣反應，消耗了空氣中的氧氣，使內外產(chǎn)生壓強差．
③剩余氣體主要是氮氣，沒有燃燒說明它既不燃燒也不支持燃燒；沒有溶于水說明它不易溶于水；
（2）①打開彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明整個裝置都不漏氣；故答案：裝置的氣密性好；
②若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，這時白磷燃燒消耗掉的只是試管內的氧氣為40mL×

1

5

=8mL，所以活塞應停在20mL-8mL=12mL的刻度處；
③若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，白磷實際消耗掉的是試管40mL和注射器內20mL的氧氣為（40mL+20mL）×

1

5

=12mL，所以活塞應停在20mL-12mL=8mL的刻度處；
④因為白磷在密閉容器內燃燒產(chǎn)生熱量使氣體膨脹，可能會使橡膠塞彈出、試管爆裂、不使用彈簧夾可能會使注射器活塞彈出等，造成實驗失敗．
故答案：（1）①4P+5O₂

點燃  .

2P₂O₅；
②水從燒杯中流向集氣瓶中，約占集氣瓶體積的1/5；空氣中氧氣的體積分數(shù)大約為l/5；
③難溶于水；不能燃燒，也不能支持燃燒．
（2）①裝置的氣密性好；
②12mL；
③8mL；
④否，碳燃燒后的生成物是氣體二氧化碳，生成二氧化碳的體積與消耗氧氣的體積相當，瓶內壓強變化不大．

點評：本考點是用紅磷測定氧氣在空氣中的體積分數(shù)，屬于實驗方法和過程的探究．這類探究實驗要具體問題具體分析，根據(jù)設計的步驟中不同的現(xiàn)象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．本考點主要出現(xiàn)在填空題和實驗題中．