Question

16．某同學設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖．該同學的實驗步驟如下：
①將圖中的集氣瓶分為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）該實驗中紅磷需稍過量，目的是使空氣中的氧氣全部消耗完．紅磷的顏色暗紅色．
（2）步驟②集氣瓶中的現象是紅磷燃燒，產生大量白煙，放出熱量，其反應的符號表達式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；步驟③中打開止水夾后觀察到的現象是燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處，由此可得出空氣中氧氣的體積分數約為$\frac{1}{5}$．
（3）該實驗可推論出氮氣難（填“易”或“難”）溶于水和其化學性質不活潑（填“活潑”或“不活潑”）的結論．
（4）若將紅磷換成炭粉，該實驗能否獲得成功？為什么？否成功，原因是木炭燃燒后生成了二氧化碳氣體．

Answer 1

分析 （1）根據該實驗注意事項分析；
（2）根據紅磷的燃燒現象、反應結合壓強知識分析．紅磷與氧氣反應生成五氧化二磷固體，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）根據集氣瓶內剩余的氣體主要是氮氣分析氮氣的性質；
（4）根據測定空氣中氧氣含量的實驗的原理分析．

解答 解：（1）為了使集氣內的氧氣完全消耗完在做實驗時紅磷要過量，紅磷的顏色是暗紅色；
（2）步驟②集氣瓶中的現象是紅磷燃燒，產生大量白煙，放出熱量；其反應的化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；由此可得出空氣中氧氣的體積分數約為$\frac{1}{5}$；
（3）由于紅磷與氧氣反應生成五氧化二磷固體，消耗了瓶內的氣體，壓強減小，所以，打開止水夾后觀察到的現是：燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；
（3）由于集氣瓶內剩余的氣體主要是氮氣，由此可知氮氣的性質是不溶于水；化學性質不活潑；
（4）測定空氣中氧氣的體積分數利用的是壓強的改變，所以若把紅磷換成木炭，木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內的壓強，達不到實驗目的．
故答案為：否；木炭燃燒后生成了二氧化碳氣體
答案：
（1）使空氣中的氧氣全部消耗完；暗紅色；
（2）紅磷燃燒，產生大量白煙，放出熱量；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；$\frac{1}{5}$；
（3）難；不活潑；
（4）否；木炭燃燒后生成了二氧化碳氣體．

點評 在做測定空氣中氧氣的體積分數實驗時選擇的藥品只能跟空氣中的氧氣反應不能跟其它物質發生反應，同時還不能產生氣體．