Question

5．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1所示．
（1）實驗中紅磷需稍過量，目的是：全部消耗掉集氣瓶中內的氧氣，寫出該反應的文字表達式：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（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$\frac{1}{5}$．
（3）若將紅磷換成硫磺，該實驗能否獲得成功？否（填“能”或“否”）．理是：硫粉燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化硫氣體，集氣瓶內壓強基本不變．
（5）某同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示 ），你認為進后的優點是：氣密性好，可減小誤差，防止生成的五氧化二磷逸散到空氣中污染空氣．

Answer 1

分析 本題是測定空氣中氧氣的含量，我們常用燃燒紅磷或白磷的方法，因為磷燃燒生成白色固體五氧化二磷，幾乎不占空間，使得內外產生氣壓差，從而得到正確的結論．因此在選擇可燃物時，必須考慮到：燃燒的條件；生成物的狀態；不與空氣中其他物質發生反應．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．

解答 解：（1）該實驗中紅磷稍過量，目的是將全部消耗掉集氣瓶中內的氧氣；磷與氧氣在點燃的條件下反應生成五氧化二磷；故填：全部消耗掉集氣瓶中內的氧氣；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（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$\frac{1}{5}$；故填：$\frac{1}{5}$；
（3）硫粉燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化硫氣體，集氣瓶內壓強基本不變．故不能將紅磷換成硫粉．故填：否；硫粉燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化硫氣體，集氣瓶內壓強基本不變；
（4）圖2是用凸透鏡將太陽光聚焦引燃紅磷，避免因撥出橡皮塞引燃紅磷造成氣體逸出，造成實驗誤差，同時還可避免五氧化二磷逸散到空氣中污染空氣；故填：氣密性好，可減小誤差，防止生成的五氧化二磷逸散到空氣中污染空氣．

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．