Question

19．用來測定空氣成分的方法很多，圖1所示的是用紅磷在空氣中燃燒的測定方法．

實驗過程是：
第一步：將集氣瓶容積劃分為五等份，并做好標記．
第二步：點燃燃燒匙內的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊．
第三步：待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，發現水被吸入集氣瓶中，進入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總容積的五分之一
請回答下列問題：
（1）集氣瓶中剩余的氣體主要是氮氣
（2）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的$\frac{1}{5}$，你認為導致這一結果的原因可能是：
紅磷過少．（答一條）進入集氣瓶中水的體積超過總容積的$\frac{1}{5}$，你認為導致這一結果的原因可能是：實驗前未將橡膠管夾緊．（答一條）
（3）某同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示 ），你認為改進后的優點是：不用在瓶外點燃紅磷，不會因插入不迅速而發生瓶內外氣體交換，使測量不準確．

Answer 1

分析 本題中空氣中氧氣的含量，是用紅磷測定的，保證該實驗成功的關鍵是：①裝置的氣密性要好；②紅磷要足量；③必須冷卻到室溫再讀數；④做實驗要迅速等．做本實驗時，要注意把空氣中的氧氣充分消耗掉，而又不能加入新的氣體．改進后的裝置的優點是：不用在瓶外點燃紅磷．

解答 解：（1）集氣瓶中剩余的氣體主要是氮氣，因為氮氣占空氣體積的78%．故答案為：氮氣．
（2）若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的$\frac{1}{5}$，導致這一結果的原因可能是，紅磷過少、裝置漏氣、未冷卻到室溫就打開止水夾、紅磷中含有燃燒時產生不溶于水氣體的雜質等．實驗前未將橡膠管夾緊，會使瓶內的部分氧氣和其它氣體在紅磷燃燒時排出，等裝置冷卻后，使瓶內的氣壓變得更小，從而使進入瓶內水的體積超過瓶內氣體體積的$\frac{1}{5}$；
（3）由于在燃燒過程中釋放出大量的熱，導致氣體的體積會膨脹，所以原有裝置會在插入燃燒匙的過程中有氣體逸出，所以改進裝置就克服了這一點．改進后的裝置的優點是：不用在瓶外點燃紅磷，使測量不準確．故答案為：不用在瓶外點燃紅磷，不會因插入不迅速而發生瓶內外氣體交換，使測量不準確．
答案：
（1）氮氣；
（2）紅磷過少；實驗前未將橡膠管夾緊；
（3）不用在瓶外點燃紅磷，不會因插入不迅速而發生瓶內外氣體交換，使測量不準確．

點評 本考點考查了空氣中氧氣含量的探究，選擇藥品時要注意：空氣中的氧氣要充分消耗掉，而又不能加入新的氣體．因此應該考慮用紅磷、白磷、銅絲等，他們與氧氣反應生成物是固體，幾乎不占空間．本考點主要出現在填空題和實驗題中．