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，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，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　　．

（2）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是　　

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　　．

（3）該實驗可推論出氮氣　　（填“易”或“難”）溶于水和其化學性質　　（填“活潑”或“不活潑”）的結論．

（4）寫出紅磷燃燒時的文字或符號表達式（）　．

（5）已知木炭在空氣中燃燒生成二氧化碳氣體，某同學用足量的木炭粉代替紅磷做上述實驗，結果實驗失敗，請你幫他分析原因．

（6）在用紅磷燃燒實驗中，空氣中體積分數(shù)小于的原因有哪些？（請寫出3條）

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．

【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外產生壓強差，水被吸入占據(jù)氧氣的空間，從而達到測定氧氣的目的．

（1）根據(jù)該實驗注意事項分析；

（2）根據(jù)紅磷的燃燒結合壓強知識分析，紅磷與氧氣反應生成固體，消耗了瓶內的氣體，壓強減小，外界大氣壓會壓著水進入集氣瓶；根據(jù)實驗現(xiàn)象分析；

（3）在該實驗中，剩余的氣體主要是氮氣；

（4）根據(jù)紅磷燃燒生成五氧化二磷固體解答；

（5）木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內的壓強；

（6）如果操作不當，會影響實驗結果，甚至會導致實驗失敗．

【解答】解：（1）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外產生壓強差，水被吸入占據(jù)氧氣的空間，從而達到測定氧氣的目的，紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗．

（2）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是 劇烈燃燒，發(fā)黃光，產生大量白煙，放熱，步驟③中打開止水夾的現(xiàn)象是燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處，由此得出的結論是：空氣中氧氣的體積分數(shù)約為五分之一；

（3）剩余的氣體主要是氮氣，水進入瓶內占五分之一，不再繼續(xù)進入，說明氮氣不能與紅磷反應，也不能溶于水或與水反應；則該實驗可推斷出氮氣 難溶于水和其化學性質 不活潑的結論．

（4）紅磷燃燒生成五氧化二磷固體，反應的化學方程式為：4P+5O₂2P₂O₅；其反應的文字表達式是：紅磷+氧氣五氧化二磷；

（5）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，沒有改變集氣瓶內的壓強，達不到實驗目的．

（6）裝置漏氣，都能夠導致測定的空氣體積分數(shù)小于五分之一．

故答案為：

（1）確保集氣瓶內的氧氣消耗盡；

（2）劇烈燃燒，發(fā)黃光，產生大量白煙，放熱；燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；；

（3）難；不活潑；

（4）紅磷+氧氣五氧化二磷（4P+5O₂2P₂O₅）

（5）否，木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內的壓強，達不到實驗目的．

（6）裝置漏氣，紅磷不足，沒有冷卻至室溫就打開彈簧夾．