Question

16．某同學用如圖裝置測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，請你填寫有關空格
（1）該實驗中，紅磷需稍過量，目的是盡可能把氧氣反應掉．該物質(zhì)燃燒反應的文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（2）待該物質(zhì)熄滅并冷卻后，打開彈簧夾觀察到的現(xiàn)象是水倒吸進入集氣瓶，約占集氣瓶體積的五分之一出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是紅磷燃燒消耗了集氣瓶中的氧氣，導致集氣瓶中的壓強減��；為什么要“待該物質(zhì)熄滅并冷卻后，打開彈簧夾”？防止瓶內(nèi)氣體體積隨溫度升高而變大．
（3）實驗后發(fā)現(xiàn)測定出的空氣中氧氣的體積分數(shù)低于$\frac{1}{5}$，這可能是由哪幾種原因引起的？紅磷不足或裝置漏氣或未冷卻至室溫就打開止水夾．
（4）由本實驗愛可以推測氮氣的性質(zhì)有氮氣既不燃燒也不支持燃燒、氮氣難溶于水．
（5）若將紅磷換成碳粉，該試驗能否獲得成功？否（填能或否）理由是碳粉燃燒的產(chǎn)物是二氧化碳氣體，瓶內(nèi)氣壓沒變，水不能進入集氣瓶．

Answer 1

分析 根據(jù)已有的知識進行分析，空氣中氧氣約占其體積的五分之一，測定時可以使用紅磷燃燒消耗氧氣使瓶內(nèi)壓強減小的方法，磷燃燒能生成五氧化二磷；進行此實驗時，必須保證裝置的氣密性良好，紅磷足量，瓶子冷卻后再打開彈簧夾，否則會導致結(jié)果不準確．考慮生成物、集氣瓶內(nèi)壓強是否變化．

解答 解：（1）為了使實驗結(jié)果準確，要用過量的紅磷確保氧氣被完全消耗掉；磷與氧氣在點燃條件下反應生成五氧化二磷．故填：盡可能把氧氣反應掉；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（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(nèi)外產(chǎn)生壓強差．要到裝置冷卻到室溫再打開止水夾的原因是因為溫度高，壓強大．如集氣瓶沒有充分冷卻，會造成水倒流量少甚至無法倒流；
故填：水倒吸進入集氣瓶，約占集氣瓶體積的五分之一；紅磷燃燒消耗了集氣瓶中的氧氣，導致集氣瓶中的壓強減小；防止瓶內(nèi)氣體體積隨溫度升高而變大；
（3）實驗后發(fā)現(xiàn)測定出的空氣中氧氣的體積分數(shù)低于$\frac{1}{5}$，這可能的原因是：沒有冷卻至室溫，就打開彈簧夾；或裝置氣密性不好；或紅磷量不足，集氣瓶中的氧氣沒有消耗完；故填：紅磷不足或裝置漏氣或未冷卻至室溫就打開止水夾；
（4）氮氣的性質(zhì)的歸納，要從本實驗的實際來進行，不要脫離題目去回答和分析．實驗中當裝置內(nèi)進入水以后，氮氣依然能夠存在這就說明氮氣是難溶于水的也不和水反應．另外在紅磷和氧氣反應的過程中，氮氣沒有被消耗，所以氮氣不和氧氣、紅磷反應，可以概括為性質(zhì)穩(wěn)定，當然也可以分開敘述，就是不和氧氣反應，不支持燃燒等．故填：氮氣既不燃燒也不支持燃燒；氮氣難溶于水；
（5）由于碳粉燃燒的產(chǎn)物是二氧化碳氣體，瓶內(nèi)氣壓沒變，水不能進入集氣瓶．故答案為：否；碳粉燃燒的產(chǎn)物是二氧化碳氣體，瓶內(nèi)氣壓沒變，水不能進入集氣瓶．

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．