Question

8．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圖：
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．
（2）步驟②集氣瓶中紅磷燃燒的現象是產生大量白煙，放熱，其反應的文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．步驟③中打開止水夾后觀察到的現象是水沿導管進入集氣瓶中且占容積的$\frac{1}{5}$；
（3）若將紅磷換成碳粉，該實驗能否獲得成功？不能，原因是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．

Answer 1

分析 （1）依據紅磷能與空氣中的氧氣反應生成五氧化二磷，五氧化二磷是一種固體進行分析；
（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）根據碳和硫與氧氣反應的生成物考慮．

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，
（2）步驟②集氣瓶中紅磷燃燒的現象是產生大量白煙，放熱；紅磷能與空氣中的氧氣反應生成五氧化二磷，其反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；紅磷消耗了空氣中的氧氣使集氣瓶內的壓強減小，步驟③中打開止水夾后觀察到的現象是水沿導管進入集氣瓶中且占容積的$\frac{1}{5}$；
（3）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，
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；
（2）產生大量白煙，放熱；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；水沿導管進入集氣瓶中且占容積的$\frac{1}{5}$；
（3）不能；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．

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．