Question

4．某同学用如图所示装置测定空气中氧气的体积分数，请你填写有关空格．
（1）红磷燃烧的现象是发出黄光，冒出大量的白烟；
（2）红磷燃烧一段时间后，自动熄灭了，你认为原因是集气瓶里的氧气消耗完了；
（3）待该物质熄灭并冷却后，打开弹簧夹观察到的现象是水沿导管进入集气瓶，且达到集气瓶容积的约五分之一处；由此得出的结论是氧气占空气体积的$\frac{1}{5}$．
（4）实验后发现测定出的空气中氧气的体积分数低于$\frac{1}{5}$，这可能的原因是（任写两点）红磷的量不足、装置漏气等．
（5）由本实验可以推测氮气的化学性质不支持燃烧、难溶于水．

Answer 1

分析 （1）根据磷燃烧的现象和文字表达式的写法考虑；
（2）根据氧气的助燃性来考虑；
（3）根据装置内压强的变化考虑；
（4）造成测得氧气的体积分数小于五分之一的因素可以从以下四个方面考虑：①装置是否漏气②红磷的用量是否充足③瓶内的氧气是否耗尽④装置是否冷却到室温；
（5）由红磷消耗完氧气后，不再继续燃烧，说明氮气不能支持燃烧；由烧杯内的水进入集气瓶的五分之一后，不能继续进入，说明氮气难溶于水．

解答 解：（1）由于磷燃烧生成五氧化二磷是白色固体，现象是红磷燃烧发出黄光，冒出大量的白烟；
（2）由于氧气具有助燃性，所以集气瓶里的氧气消耗完了，或氧气的含量少了，都能使红磷熄灭；
（3）磷燃烧消耗氧气使瓶内压强减小，在外界大气压的作用下水沿着导管被压入集气瓶内，并进入集气瓶容积的五分之一；由此得出的结论是氧气占空气体积的$\frac{1}{5}$；
（4）测定空气中氧气的含量实验原理：利用红磷燃烧消耗空气中的氧气，使左边集气瓶内气体体积变小，压强变小，从而在外部大气压的作用下使烧杯内的水进入集气瓶，通过测量进入集气瓶中水的量来确定空气中氧气的体积分数．如果所用红磷的量不足，造成瓶内空气中的氧气没有完全被消耗，所以会使所测得的氧气的体积分数偏小；如果装置漏气，则形成的压强差会从漏气的地方进入空气，也会导致进入集气瓶的水的量偏小，即测得氧气的体积分数偏小；故答案为：红磷的量不足；装置漏气等．
（5）由于红磷消耗完氧气后，不再继续燃烧，说明氮气不能支持燃烧；由烧杯内的水进入集气瓶的$\frac{1}{5}$后，不能继续进入，说明氮气难溶于水；故答案为：不支持燃烧、难溶于水
故答案为：（1）发出黄光，冒出大量的白烟；
（2）集气瓶里的氧气消耗完了（或剩余氧气极少很难支持红磷燃烧了）；
（5）水沿导管进入集气瓶，且达到集气瓶容积的约五分之一处、氧气占空气体积的$\frac{1}{5}$；
（4）红磷的量不足；装置漏气等；
（5）不支持燃烧、难溶于水．

点评 本题以空气中氧气的含量为载体，考查了相关化学方程式的书写、所测氧气含量偏低的原因、氮气的性质等，考查学生科学探究和逻辑思维的能力．