Question

19．用來測定空氣成分的方法很多，圖1所示的是小明用紅磷在空氣中燃燒的測定方法．實驗過程是：
步驟①：將集氣瓶容積劃分為五等份，并做好標記．
步驟②：點燃燃燒匙內的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊．
步驟③：待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，發現水被吸入集氣瓶中，進入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總容積的1/5．請回答下列問題：

（1）該實驗中紅磷需過量，目的是使集氣瓶中的氧氣完全反應．
（2）該實驗可推論出氮氣難（填“易”或“難”）溶于水和其化學性質不活潑（填“活潑”或“不活潑”）的結論．
（3）步驟②集氣瓶中的現象是紅磷燃燒產生大量的白煙，放出熱量，其反應的文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷，該反應屬于化合反應．步驟③中打開止水夾后觀察到的現象燒杯中的水會進入集氣瓶中，約占集氣瓶體積的五分之一 由此可得出空氣中氧氣的體積分數約為五分之一．
（4）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的$\frac{1}{5}$，你認為導致這一結果的原因可能是（寫出二點）
①裝置漏氣；②紅磷的量不足．
（5）某同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示），你認為改進后的優點是：氣密性更好，不污染環境．
（6）若將紅磷換成炭粉，該實驗能否獲得成功？為什么？不能，炭粉燃燒生成二氧化碳氣體．

Answer 1

分析 （1）紅磷過量，能將瓶內的氧氣全部消耗掉．
（2）據實驗現象推測氮氣的性質；
（3）紅磷燃燒產生大量的白煙，放出熱量，該反應生成了五氧化二磷，屬于化合反應，步驟③中打開止水夾后觀察到燒杯中的水會進入集氣瓶中，約占集氣瓶體積的五分之一，由此得出氧氣約占空氣體積的五分之一，可以據此解答該題；
（4）根據紅磷和氧氣的反應的實驗注意事項可以知道，如果裝置漏氣或是紅磷的量不足都會使進入集氣瓶的水的體積偏少；
（5）根據實驗的裝置及實驗的過程分析；
（6）碳燃燒生成二氧化碳氣體．

解答 解：（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是使集氣瓶中的氧氣完全反應，使實驗結果更準確．故填：過量；使集氣瓶中的氧氣完全反應．
（2）瓶中氧氣被耗盡后，剩余氣體主要是氮氣，集氣瓶中的水約占集氣瓶容積的五分之一，說明氮氣難溶于水；剩余的紅磷不再燃燒，說明氮氣不燃燒、也不支持燃燒，化學性質不活潑；故填：難；不活潑；
（3）紅磷燃燒產生大量的白煙，放出熱量，該反應生成了五氧化二磷，該反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；屬于化合反應，步驟③中打開止水夾后觀察到燒杯中的水會進入集氣瓶中，約占集氣瓶體積的五分之一，由此得出氧氣約占空氣體積的五分之一；故填：紅磷燃燒產生大量的白煙，放出熱量；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；化合；燒杯中的水會進入集氣瓶中，約占集氣瓶體積的五分之一；五分之一；
（4）根據紅磷和氧氣的反應的實驗注意事項可以知道，如果裝置漏氣或是紅磷的量不足都會使進入集氣瓶的水的體積小于$\frac{1}{5}$；故填：裝置漏氣；紅磷的量不足；
（5）在圖中，利用凸透鏡聚焦太陽光將白磷引燃，不需要打開集氣瓶，測定結果比較準確，原因是氣密性更好，且該裝置不會造成環境污染等．故答案為：氣密性更好，不污染環境；
（6）不能用炭粉代替紅磷，這是因為炭粉燃燒生成二氧化碳氣體，會導致水無法進入集氣瓶，從而導致無法測定空氣中氧氣的含量．故填：不能，炭粉燃燒生成二氧化碳氣體．

點評 空氣是人類寶貴的自然資源，在中考中占有重要的地位，特別是空氣中氧氣含量的測定，要注意測定原理、實驗關鍵、現象和結論等內容的考查．