Question

12．某同學用右圖裝置測定空氣中氧氣的體積分數．請你填寫有關空格，并與同學交流．
（1）該實驗中，紅磷需稍過量，目的是將瓶中氧氣完全消耗．該物質燃燒反應的文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（2）待該物質熄滅并冷卻后，打開彈簧夾觀察到的現象是水沿導管進入集氣瓶占其剩余容積的$\frac{1}{5}$．
（3）實驗結束時，打開止水夾，水進入瓶中的體積小于瓶中空氣的$\frac{1}{5}$，可能原因是什么？（寫出一條即可）裝置漏氣（或紅磷的量不足或未等冷卻到室溫打開彈簧夾）
（4）由本實驗還可以推測氮氣的性質有化學性質穩定、難溶于水；不支持燃燒等（合理即可）．
（6）若將紅磷換成碳粉，該實驗能否獲得成功？否（填能或否）理由是碳燃燒產物是二氧化碳氣體，使裝置內壓強幾乎不變，水幾乎不進入集氣瓶中，無法測定．

Answer 1

分析 根據已有的知識進行分析，空氣中氧氣約占其體積的五分之一，測定時可以使用紅磷燃燒消耗氧氣使瓶內壓強減小的方法，磷燃燒能生成五氧化二磷；進行此實驗時，必須保證裝置的氣密性良好，紅磷足量，瓶子冷卻后再打開彈簧夾，否則會導致結果不準確．

解答 解：（1）為了使實驗結果準確，要用過量的紅磷確保氧氣被完全消耗掉；磷與氧氣在點燃條件下反應生成五氧化二磷．故填：將瓶中氧氣完全消耗；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）打開彈簧夾觀察到的現象是水從燒杯中倒吸入集氣瓶中，約占集氣瓶體積的$\frac{1}{5}$；故填：水沿導管進入集氣瓶占其剩余容積的$\frac{1}{5}$；
（3）實驗后發現測定出的空氣中氧氣的體積分數低于$\frac{1}{5}$，這可能的原因是：沒有冷卻至室溫，就打開彈簧夾；或裝置氣密性不好；或紅磷量不足，集氣瓶中的氧氣沒有消耗完．故填：裝置漏氣（或紅磷的量不足或未等冷卻到室溫打開彈簧夾）；
（4）由于水進入后氮氣沒有減少，磷燃燒時沒有消耗氮氣，所以說明氮氣具有難溶于水，既不能夠燃燒也不支持燃燒的性質；
故填：化學性質穩定、難溶于水；不支持燃燒等（合理即可）；
（5）若將紅磷換成碳粉，該實驗不能獲得成功，理由是碳粉燃燒生成的產物在常溫下是氣體，使裝置內壓強幾乎不變，水幾乎不進入集氣瓶中，無法測定．故答案為：否；碳燃燒產物是二氧化碳氣體，使裝置內壓強幾乎不變，水幾乎不進入集氣瓶中，無法測定．

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．