Question

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(nèi)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(nèi)，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）該實驗中紅磷需稍過量，目的是______．
其反應的文字表達式為______；步驟③中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是______，由此可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為______．
（2）該實驗可推論出氮氣______（填“易”或“難”）溶于水和其化學性質(zhì)______（填“活潑”或“不活潑”）的結(jié)論．
（3）若將紅磷換成炭粉，該實驗能否獲得成功？為什么？______
（4）某同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖所示 ），你認為改進后的優(yōu)點是：______．
（4）圖是測定空氣中中氧氣含量的實驗．在實驗過程中，觀察到紅磷燃燒的現(xiàn)象是：劇烈燃燒、放出大量熱和______．排除了氣密性不好等因素外，過量紅磷燃燒熄滅后集氣瓶內(nèi)______（填”“仍有”或“沒有”）殘余的氧氣．

Answer 1

解：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(nèi)外產(chǎn)生壓強差，水被吸入占據(jù)氧氣的空間，從而達到測定氧氣的目的．
（1）紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗；
紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的文字表達式是：紅磷+氧氣五氧化二磷；
由于紅磷消耗了空氣中的氧氣使集氣瓶內(nèi)的壓強減小，打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是：水沿導管倒流進入集氣瓶中，倒流至集氣瓶容積的處，可以得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為；
故答案為：充分反應掉集氣瓶中的氧氣；紅磷+氧氣五氧化二磷；水沿導管倒流進入集氣瓶中，倒流至集氣瓶容積的處；；
（2）在該實驗中，剩余的氣體主要是氮氣，說明氮氣不溶于水，氮氣不能燃燒，也不能支持燃燒，化學性質(zhì)穩(wěn)定；
故答案為：難；不活潑；
（3）測定空氣中氧氣的體積分數(shù)利用的是壓強的改變，所以若把紅磷換成木炭，木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內(nèi)的壓強，達不到實驗目的，
故答案為：不能成功，木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內(nèi)的壓強；
（4）實驗C是在裝置內(nèi)點燃，生成的五氧化二磷不會跑到空氣中，也就是紅磷燃燒的產(chǎn)物有毒的五氧化二磷不會散失到空氣造成環(huán)境污染，節(jié)約了紅磷，即C裝置的優(yōu)點是：環(huán)保，同時也利于實驗的結(jié)果的準確，故答案為：環(huán)保、誤差��；
（5）紅磷劇烈燃燒、放出大量熱和產(chǎn)生大量白煙；反應進行氧氣的濃度降低，當氧氣的濃度很低時，紅磷不能燃燒，過量紅磷燃燒熄滅后集氣瓶內(nèi)仍有剩余的氧氣；
故答案為：產(chǎn)生大量白煙；仍有．
分析：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(nèi)外產(chǎn)生壓強差，水被吸入占據(jù)氧氣的空間，從而達到測定氧氣的目的．
（1）紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗，減少誤差；紅磷燃燒生成五氧化二磷；
由于紅磷消耗了空氣中的氧氣使集氣瓶內(nèi)的壓強減小，打開止水夾后觀察到：水沿導管倒流進入集氣瓶中，倒流至集氣瓶容積的處；
（2）在該實驗中，剩余的氣體主要是氮氣，說明氮氣不溶于水，氮氣不能燃燒，也不能支持燃燒，化學性質(zhì)穩(wěn)定；
（3）木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內(nèi)的壓強；
（4）實驗C是在裝置內(nèi)點燃，生成的五氧化二磷不會跑到空氣中，也就是紅磷燃燒的產(chǎn)物有毒的五氧化二磷不會散失到空氣造成環(huán)境污染，節(jié)約了紅磷；
（5）紅磷劇烈燃燒、放出大量熱和產(chǎn)生大量白煙；反應進行氧氣的濃度降低，當氧氣的濃度很低時，紅磷不能燃燒．
點評：本題考查學生對實驗原理與實驗操作的理解與評價等，難度中等，清楚實驗原理是解題的關(guān)鍵，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力