Question

16．某同學設計了在導管口系一個有很多小孔的氣球（如圖）的裝置，測定空氣中氧氣含量．實驗裝置如圖．該同學的實驗步驟如下：
①將圖中的集氣瓶分成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）該實驗中紅磷稍過量，目的是將容器內的氧氣全部燒掉
（2）步驟③中打開止水夾后觀察到的現象是水倒吸進入集氣瓶，且約占集氣瓶容積的$\frac{1}{5}$由此可以得出的有關空氣組成的結論是氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$
（3）由此你還可以得到氮氣的一些性質：物理性質難溶于水；化學性質既不能燃燒，也不支持燃燒
（4）若實驗中進入集氣瓶的水不足容積的五分之一，可能原因主要有：①沒有冷卻到室溫就打開止水夾；②裝置漏氣（或紅磷的量不足）．

Answer 1

分析 （1）根據該實驗注意事項分析，該實驗中紅磷稍過量，目的是將空氣中氧氣完全反應掉；
（2）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；
（3）根據實驗現象及結論推測氮氣的性質；
（4）保證本實驗成功的關鍵是：①裝置氣密性好；②紅磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數進行分析．

解答 解：（1）該實驗中紅磷稍過量，目的是將空氣中氧氣完全反應掉；故填：將容器內的氧氣全部燒掉；
（2）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；所以打開止水夾后觀察到的現象是：水進入集氣瓶，約占集氣瓶體積的五分之一；得出空氣中氧氣的體積分數約為$\frac{1}{5}$．故填：水倒吸進入集氣瓶，且約占集氣瓶容積的$\frac{1}{5}$；氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$；
（3）紅磷燃燒把氧氣耗盡，剩余的成分主要是氮氣，說明了氮氣既不能燃燒，也不支持燃燒；水被倒吸入集氣瓶中，剩余的氣體中還主要是氮氣，說明氮氣難溶于水；故填：難溶于水；既不能燃燒，也不支持燃燒；
（4）裝置漏氣最終會使瓶內氣體減少的少，水倒流入瓶內的就少；紅磷量不足，沒有將氧氣完全消耗；沒有冷卻到室溫就打開止水夾，瓶內氣壓比室溫下偏大，水倒流入瓶內的就少，這樣都會使進入集氣瓶的水不足容積的五分之一；故答案為：沒有冷卻到室溫就打開止水夾；裝置漏氣（或紅磷的量不足）等．

點評 本考點是測定氧氣在空氣中的體積分數，實驗中要注意裝置的嚴密性、所用藥品的量、生成物的狀態、誤差分析、對實驗現象的分析等，培養了學生的分析推理能力和嚴謹的實驗態度．