Question

4．某化學興趣小組對教材中“測定空氣里氧氣含量”的實驗（見圖I）進行了大膽改進，設計圖（Ⅱ）（選用容積為45mL的18×180mm的試管作反應容器）實驗方案進行，收到了良好的效果．請你對比分析圖I、圖Ⅱ實驗，回答下列有關問題：
 
（1）圖I實驗中紅磷燃燒的實驗現象是：紅磷燃燒，產生大量白煙，等A瓶冷卻后打開彈簧夾，現象為燒杯中的水沿導氣管進入集氣瓶，約占集氣瓶剩余容積的五分之一．變化過程用文字表示為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷，該反應屬于化合反應．
（2）進入集氣瓶中水的體積明顯小于$\frac{1}{5}$，原因是紅磷的量太少（或裝置漏氣）（答一條）．
（3）通過實驗，還可以推斷集氣瓶中剩余氣體的性質是既不溶于水，也不支持燃燒．
（4）某同學用圖Ⅱ實驗的操作步驟如下：
①點燃酒精燈．
②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開止水夾．
③將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好，再將止水夾夾緊橡皮管．
④讀取注射器活塞的數據．你認為正確的實驗操作順序是③①②④（填序號）．
（5）圖Ⅱ實驗中，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為1mL刻度處才停止．
（6）對照圖I、圖Ⅱ實驗，圖Ⅱ實驗的裝置有何優點？紅磷燃燒的產物不污染空氣（或能讀出燃燒時消耗氧氣的體積，減小實驗誤差）（回答一點即可）．

Answer 1

分析 （1）根據紅磷在空氣中燃燒的現象、反應原理以及反應的基本類型判斷方法來分析；
（2）如果裝置漏氣，紅磷不足，沒有冷卻至室溫就打開彈簧夾，都能夠導致進入集氣瓶中的水不到集氣瓶容積的五分之一；
（3）根據氮氣難溶于水和其化學性質不活潑解答；
（4）根據實驗的步驟來分析；
（5）氧氣約占空氣總體積的五分之一；
（6）不同是實驗裝置，優缺點不同．

解答 解：（1）圖I實驗中紅磷燃燒的實驗現象是：產生大量的白煙，放出大量的熱．等A瓶冷卻后打開止水夾，現象為：燒杯中的水倒流進集氣瓶，約占瓶內體積的五分之一
該反應由磷與氧氣在點燃條件下反應生成五氧化二磷．該反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．該反應由兩種物質反應生成一種物質，符合化合反應的概念，屬于化合反應；故填：紅磷燃燒，產生大量白煙；燒杯中的水沿導氣管進入集氣瓶，約占集氣瓶剩余容積的五分之一；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；化合反應；
（2）若用圖I裝置實驗結果是：空氣中氧氣含量比正常值偏小，其操作上的原因可能是沒有冷卻至室溫就打開彈簧夾．故填：紅磷的量太少（或裝置漏氣）（答案合理即可）；
（3）通過實驗還可以推斷集氣瓶中氮氣難溶于水和其化學性質不活潑．故填：既不溶于水，也不支持燃燒；
（4）圖Ⅱ實驗正確的實驗操作順序是：③①②④．故填：③①②④；
（5）圖II所示實驗中，試管中的氧氣體積為：45mL×$\frac{1}{5}$=9mL，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約1mL刻度處才停止．
故填：1；
（6）對照圖I實驗，圖Ⅱ實驗具有以下優點：減少實驗誤差，節省燃料，不污染環境，便于讀數．故答案為：紅磷燃燒的產物不污染空氣（或能讀出燃燒時消耗氧氣的體積，減小實驗誤差）（答案合理即可）．

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．