Question

13．根據課本上用紅磷測定空氣中氧氣含量的實驗，回答下列問題：
（1）紅磷需稍過量，原因是盡可能把氧氣反應掉，紅磷 在空氣中燃燒的文字表達式是磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
能否用木炭代替紅磷不能（選填“能”或“不能”）做此實驗．
（2）如果實驗結果偏小，請你寫出1個可能原因：紅磷過少或裝置漏氣或沒有等裝置冷卻到室溫就讀數等．
（3）該實驗還能得到氮氣的一條物理性質是：氮氣難溶于水．
（4）如圖是“空氣中氧氣含量測定”實驗的改進裝置．主要操作是：在實際容積為120mL的集氣瓶里，先裝進20mL的水，再按圖連好儀器，按下熱的玻璃棒，白磷立即被點燃．
①白磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內水面的變化是先下降后上升；若實驗非常成功，最終集氣瓶中水的體積約為20mL．
②集氣瓶里預先裝進的20mL水，在實驗過程中起到哪些作用？abc（填寫序號）
a．加快集氣瓶冷卻        b．液封導氣管末端以防氣體逸出c．緩沖集氣瓶內氣壓的驟然升高．

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．根據白磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內水面的變化是：先下降后上升，因為瓶內的氣體先受熱體積膨脹，后冷卻縮小進行解答．

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；而碳的燃燒會生成二氧化碳，會占據消耗氧氣的空間，所以不能用碳代替紅磷；故答案為：盡可能把氧氣反應掉；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；不能；
（2）通過實驗測得的空氣中氧氣的體積分數與正常值相比偏小，其中可能的原因有：紅磷的量不足，未將瓶內空氣中的氧氣全部消耗掉，裝置漏氣，未冷卻至室溫就讀數等．故填：紅磷過少；裝置漏氣或沒有等裝置冷卻到室溫就讀數等；
（3）由本實驗還可以推知氮氣性質有氮氣難溶于水；故填：難溶于水；
（4）①白磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內水面的變化是：先下降后上升，因為瓶內的氣體先受熱體積膨脹，后冷卻；若實驗非常成功，最終集氣瓶中水的體積約為：（120mL-20mL）×$\frac{1}{5}$=20mL；
②集氣瓶里預先裝進的水的作用：加快集氣瓶冷卻、液封導氣管末端以防氣體逸出、緩沖集氣瓶內氣壓的驟然升高．
故填：①先下降后上升；20；②abc．

點評 本題主要考查用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．