Question

5．某同學用如圖所示裝置測定空氣中氧氣的體積分數．請你回答有關問題
（1）集氣瓶中紅磷燃燒的現象發出黃光，冒出大量的白煙，反應的文字表達式磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（2）待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾觀察到的現象是水沿著導管被壓入集氣瓶內，并進入集氣瓶容積的五分之一．
由此得出的結論是氧氣占空氣體積的$\frac{1}{5}$．
（3）實驗后發現測定出的空氣中氧氣的體積分數低于$\frac{1}{5}$，可能的原因是紅磷的量不足、裝置漏氣等．（寫兩點）

Answer 1

分析 （1）根據磷燃燒的現象和文字表達式的寫法考慮；
（2）根據裝置內壓強的變化考慮；
（3）造成測得氧氣的體積分數小于五分之一的因素可以從以下四個方面考慮：①裝置是否漏氣②紅磷的用量是否充足③瓶內的氧氣是否耗盡④裝置是否冷卻到室溫；

解答 解：（1）由于磷燃燒生成五氧化二磷是白色固體，現象是紅磷燃燒發出黃光，冒出大量的白煙；反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）磷燃燒消耗氧氣使瓶內壓強減小，在外界大氣壓的作用下水沿著導管被壓入集氣瓶內，并進入集氣瓶容積的五分之一；由此得出的結論是氧氣占空氣體積的$\frac{1}{5}$；
（3）測定空氣中氧氣的含量實驗原理：利用紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使左邊集氣瓶內氣體體積變小，壓強變小，從而在外部大氣壓的作用下使燒杯內的水進入集氣瓶，通過測量進入集氣瓶中水的量來確定空氣中氧氣的體積分數．如果所用紅磷的量不足，造成瓶內空氣中的氧氣沒有完全被消耗，所以會使所測得的氧氣的體積分數偏小；如果裝置漏氣，則形成的壓強差會從漏氣的地方進入空氣，也會導致進入集氣瓶的水的量偏小，即測得氧氣的體積分數偏小；故答案為：紅磷的量不足；裝置漏氣等．
答案：
（1）發出黃光，冒出大量的白煙；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）水沿著導管被壓入集氣瓶內，并進入集氣瓶容積的五分之一；氧氣占空氣體積的$\frac{1}{5}$；
（3）紅磷的量不足；裝置漏氣等．

點評 本題以空氣中氧氣的含量為載體，考查了相關化學方程式的書寫、所測氧氣含量偏低的原因、氮氣的性質等，考查學生科學探究和邏輯思維的能力．