Question

19．用来测定空气成分的方法很多，图1所示的是用红磷在空气中燃烧的测定方法．实验过程是：

第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记．
第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧．
第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的$\frac{1}{5}$．
请回答下列问题：
（1）通过这个实验得出的结论是氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$．
（2）此实验还可推知反应后剩余气体的一条物理性质是难，一条化学性质是不活泼．
（3）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的$\frac{1}{5}$，你认为导致这一结果的原因可能是：红磷的量偏少、装置漏气．
（4）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图2所示 ），你认为改进后的优点是：误差小、无污染．
（5）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？不能，理由是炭粉燃烧生成了二氧化碳气体，瓶内压强无变化．

Answer 1

分析 本题是测定氧气在空气中的体积分数的实验探究，要把空气中的氧气消耗掉，在本实验中用的是红磷，磷和氧气在点燃的条件下生成白色五氧化二磷，因此，产生大量白烟，待红磷熄灭并冷却后打开弹簧夹，水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的$\frac{1}{5}$；因此得出：氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$；
红磷燃烧消耗掉氧气，集气瓶中剩余的气体主要是氮气，根据实验的现象可分析氮气的性质；
要使本实验成功，必须注意以下几点：①装置的气密性好；②白磷足量；③必须冷却到室温再读数．图2装置设计的比较好，操作简单，并且试管内的空气也不会逸出来，比较严密，减少了空气污染物；

解答 解：（1）通过这个实验得出的结论是：氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$．
（2）此实验由进入的水约为剩余体积的$\frac{1}{5}$没有再进入，可推知剩余气体的一条物理性质是难溶于水，由红磷的熄灭可推知一条化学性质是不活泼．
（3）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的$\frac{1}{5}$，导致这一结果的原因可能是：红磷的量偏少、装置漏气等．
（4）某通过凸透镜聚光引燃红磷，不需要打开瓶塞，空气出不来也进不去，测量比较准确．用酒精灯引燃红磷，红磷燃烧生成了五氧化二磷进入空气会污染空气，由于磷燃烧放出大量的热，打开瓶塞时容易使空气受热而逸出．所以实验的优点是：误差少或无污染．
（5）若将红磷换成炭粉，该实验不能获得成功，理由是 炭粉燃烧生成了二氧化碳气体，瓶内压强无变化．
故答案为：（1）氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$；（2）难，不活泼；（3）装置漏气、红磷的量不足；
（4）误差小，无污染；（5）不能，炭粉燃烧生成了二氧化碳气体，瓶内压强无变化．

点评 空气是人类宝贵的自然资源，在中考中占有重要的地位，特别是空气中氧气含量的测定，要注意测定原理、实验关键、现象和结论等内容的考查．