Question

3．某同學設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖．請回答實驗中有關問題：
①將圖中的集氣瓶空氣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，并立伸入集氣瓶內，塞緊橡皮塞．
③充分反應后，將集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾．
（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是充分反應掉集氣瓶中的氧氣．
（2）步驟②集氣瓶中的現象是產生大量白煙，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燒杯中水沿導管被吸入集氣瓶中，且約占集氣瓶容積的$\frac{1}{5}$，由此可得出空氣中氧氣的體積約為空氣體積的$\frac{1}{5}$．
（3）該實驗可推出氮氣難（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．
（4）某學生用木炭代替圖中的紅磷，當木炭停止燃燒，集氣瓶冷卻到室溫．打開彈簧夾后，發現水不能進入集氣瓶，原因是木炭燃燒消耗氧氣又生成氣體，壓強幾乎不變，若仍用木炭代替紅磷，你對該生的實驗方案應作何改進，才能保證實驗成功？將水換成澄清石灰水等堿性溶液．

Answer 1

分析 （1）紅磷過量，能將瓶內的氧氣全部消耗掉．
（2）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；
（3）根據水進入集氣瓶體積的五分之一可以判斷氮氣難溶于水，同時可以判斷氮氣的化學性質不活潑，可以據此解答該題；
（4）炭粉燃燒產生了二氧化碳，二氧化碳為氣體，不能形成集氣瓶內外的壓強差，所以實驗不能成功，可以據此解答該題．

解答 解：（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是：將集氣瓶內的氧氣全部消耗掉；故填：充分反應掉集氣瓶中的氧氣；
（2）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：紅磷+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$\frac{1}{5}$；
故填：產生大量白煙；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；燒杯中水沿導管被吸入集氣瓶中，且約占集氣瓶容積的$\frac{1}{5}$；空氣體積的$\frac{1}{5}$；
（3）根據水進入集氣瓶體積的五分之一可以判斷氮氣難溶于水，同時可以判斷氮氣的化學性質不活潑；故填：難；不活潑；
（4）炭粉燃燒產生了二氧化碳，二氧化碳為氣體，不能形成集氣瓶內外的壓強差，所以實驗不能成功．為了保證實驗結果，就要把生成的氣體吸收，吸收二氧化碳就要用堿溶液，故可以將水換成石灰水等堿性溶液．
故填：木炭燃燒消耗氧氣又生成氣體，壓強幾乎不變；將水換成澄清石灰水等堿性溶液．

點評 本考點考查了空氣中氧氣的含量的探究，并且注重了實驗方案的評價，對實驗方案進行評價是近幾年中考的一個重點．評價包括對實驗方案的評價、實驗過程的評價、實驗結論的評價等，要認真把握．