Question

10．已知空氣的主要成分是氮氣和氧氣．某課外活動小組設計了測定空氣中氧氣含量的實驗．實驗裝置如圖所示：
（1）紅磷在氧氣中發生反應的化學方程式或文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷（4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅），該實驗中紅磷需稍過量，目的是將空氣中氧氣完全反應掉．
（2）待燃燒停止，白煙消失并冷卻后，打開止水夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水面最終接近刻度1處．由此可知氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$．
由本實驗還可推知氮氣的哪一些性質？試寫出其中的一種氮氣化學性質穩定．
（3）若將紅磷換成碳粉，該實驗能否獲得成功？否（填“能”或“否”）．理由是炭粉燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化碳氣體，集氣瓶內壓強基本不變．

Answer 1

分析 只有熟悉用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現象、結論和注意事項，才能正確解答本題．

解答 解：（1）磷與氧氣在點燃條件下反應生成五氧化二磷，該反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；反應的化學方程式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
該實驗中紅磷稍過量，目的是將空氣中氧氣完全反應掉；
（2）根據燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水面最終接近刻度1處可知，氧氣約占空氣體積的五分之一；水倒流入集氣瓶中的體積只有五分之一，若氮氣易溶于水，則倒流入瓶內的水幾乎會充滿整個集氣瓶，因此氮氣是難溶于水的；紅磷燃燒一會熄滅了，說明氮氣不燃燒不支持燃燒，其化學性質不活潑；
（3）炭粉燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化碳氣體，集氣瓶內壓強基本不變．故不能將紅磷換成炭粉．
故答案為：
（1）磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷（4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅）；將空氣中氧氣完全反應掉；
（2）$\frac{1}{5}$；氮氣化學性質穩定．
（3）否，炭粉燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化碳氣體，集氣瓶內壓強基本不變．

點評 本題主要考查用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現象、結論和注意事項，難度稍大．