Question

某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图．该同学的实验步骤如下：

①将图中的集气瓶分为5等份，并作好标记．

②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞．

③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹．

请回答下列问题：

（1）该实验中红磷需稍过量，目的是   ．

（2）步骤②集气瓶中的现象是  ，其反应的文字表达式为   ；步骤③中打开止水夹后观察到的现象是  ，由此可得出空气中氧气的体积分数约为   ．

（3）该实验可推论出氮气难（填“易”或“难”）溶于水和其化学性质  （填“活泼”或“不活泼”）的结论．

（4）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？为什么？   成功，原因是   ．

Answer 1

【考点】空气组成的测定；书写化学方程式、文字表达式、电离方程式．

【专题】空气与水．

【分析】（1）根据该实验注意事项分析；

（2）根据红磷的燃烧现象、反应结合压强知识分析．红磷与氧气反应生成五氧化二磷固体，消耗了瓶内的气体，压强减小，外界大气压会压着水进入集气瓶；

（3）氮气难溶于水，也不能与水发生反应．

（4）根据测定空气中氧气含量的实验的原理分析．

【解答】解：（1）该实验中红磷需稍过量，目的是：确保将集气瓶内的氧气消耗尽；

（2）点燃的红磷，在集气瓶燃烧，生成大量的白烟．红磷燃烧生成了五氧化二磷，反应的文字表达式为：红磷+氧气五氧化二磷；由于红磷与氧气反应生成五氧化二磷固体，消耗了瓶内的气体，压强减小，所以，打开止水夹后观察到的现是：烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处；由此可得出空气中氧气的体积分数约为五分之一．

（3）水进入瓶内占五分之一．不再继续进入说明氮气不能与红磷反应，也不能溶于水或与水反应化学性质不活泼；

（4）若将红磷换成炭粉，该实验不能获得成功，因为碳粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流．

故答案为：

（1）确保将集气瓶内的氧气消耗尽；

（2）红磷燃烧，生成大量的白烟；红磷+氧气五氧化二磷；烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处；五分之一；

（3）难；不活泼；

（4）不能，因为碳粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流．

【点评】熟记用红磷测定空气里氧气含量的实验原理、操作步骤、实验现象、实验结论和注意事项是解答这类题目的基础．