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，實驗裝置如圖所示：
（1）實驗中紅磷需稍過量，其目的是保證瓶內空氣中的氧氣消耗完全，待紅磷燃燒停止，白煙消失并冷卻后，打開彈簧夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水面最終接近瓶子容積1/5處，由此可知氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$．下列氮氣的性質中，與本實驗無關的是：A．
A．無色無味  B．難溶于水 C．不能燃燒也不支持燃燒 D．不與紅磷反應
（2）如果實驗中，打開彈簧夾后，幾乎沒有水進入集氣瓶中，其原因可能是裝置的氣密性不好．
（3）若將紅磷換成蠟燭，該實驗能否獲得成功？不能，理由是蠟燭燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化碳氣體，集氣瓶內壓強基本不變．

Answer 1

分析 （1）為了把鐘罩內的氧氣耗盡，紅磷應該足量；根據實驗現象可以判斷空氣中氧氣的含量，同時可以判斷氮氣的性質；
（2）如果操作不當，會影響實驗結果，甚至會導致實驗失敗；
（3）根據蠟燭燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化碳氣體，集氣瓶內壓強基本不變解答．

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；待紅磷燃燒停止，白煙消失并冷卻后，打開彈簧夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水面最終接近瓶子容積1/5處；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；
（2）如果裝置漏氣，紅磷不足，沒有冷卻到室溫就開始觀察，都能夠導致實驗后水面上升太少；
（3）蠟燭燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化碳氣體，集氣瓶內壓強基本不變．
答案：
（1）保證瓶內空氣中的氧氣消耗完全；燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水面最終接近瓶子容積1/5處，A．
（2）裝置的氣密性不好；
（3）不能，蠟燭燃燒消耗氧氣，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．實驗現象是物質之間相互作用的外在表現，因此要學會設計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質之間相互作用的實質奠定基礎．