Question

7．如圖是某同學測定空氣中氧氣含量的實驗裝置．玻璃鐘罩事先放入水槽中，并將水面以上的空氣分成五等分，燃燒匙中放有過量紅磷，在空氣中點燃后迅速插入玻璃鐘罩中并塞緊，請根據實驗回答問題：
（1）寫出瓶中所發生反應的文字表達式氧氣+磷$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷
（2）當紅磷燃燒完畢，玻璃鐘罩冷卻到室溫后，會看到玻璃鐘罩內水面的變化是水上升的量約占玻璃鐘罩容積的$\frac{1}{5}$，出現該現象的原因是紅磷燃燒消耗了空氣中的氧氣，使內部壓強變小（變大或變小）．
（3）紅磷為何要過量？用紅磷完全消耗玻璃鐘罩中空氣里的氧氣
（4）實驗結束后，瓶中剩余氣體主要是氮氣，通過該實驗還可以得到有關氮氣的哪些物理性質和化學性質（各寫一條）．
（5）如果把紅磷改為木炭來做這個實驗，是否可以？為什么？
（6）另一個同學也用該裝置來做該實驗，但最終他發現鐘罩中水面上升高度不夠五分之一，試分析造成誤差的原因有哪些？（寫兩條）

Answer 1

分析 （1）根據反應物氧氣、磷，生成物為五氧化二磷，書寫發生反應的文字表達式；
（2）根據空氣中氧氣的含量，推測水上升的量；
（3）該實驗中紅磷稍過量，目的是用紅磷完全消耗廣口瓶中空氣里的氧氣；
（4）根據紅磷燃燒后，廣口瓶中剩余的主要是氮氣，結合氮氣的性質進行分析；
（5）根據碳粉燃燒生成二氧化碳氣體結合壓強知識進行分析；
（6）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，否則會導致結測定的氧氣體積分數低于五分之一．

解答 解：（1）紅磷燃燒反應的文字表達式氧氣+磷$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）紅磷燃燒的現象是冒出大量的白煙，放出熱量；待燃燒停止，集氣瓶冷卻到室溫后，打開止水夾，觀察到燒杯中的水進入廣口瓶瓶內的水量約占廣口瓶容積的$\frac{1}{5}$，由此可知氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$；
（3）該實驗中紅磷稍過量，目的是用紅磷完全消耗玻璃鐘罩中空氣里的氧氣．
（4）紅磷燃燒后，廣口瓶中剩余的主要是氮氣，氮氣不支持燃燒，難溶于水；
（5）若將紅磷換成炭粉，實驗不能獲得成功，理由是：碳粉燃燒產物是二氧化碳氣體，導致瓶內氣壓無明顯變化，水不會進入集氣瓶；
（6）進行此實驗時，必須保證裝置的氣密性良好，紅磷要足量，裝置冷卻后再打開彈簧夾，否則會導致結測定的氧氣體積分數低于五分之一．
故答案為：
（1）氧氣+磷$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷
（2）水上升的量約占玻璃鐘罩容積的$\frac{1}{5}$，氧氣，變小．
（3）用紅磷完全消耗玻璃鐘罩中空氣里的氧氣
（4）氮氣不支持燃燒，難溶于水；
（5）碳粉燃燒產物是二氧化碳氣體，導致瓶內氣壓無明顯變化，水不會進入集氣瓶；
（6）裝置漏氣，紅磷要足量，裝置沒有冷卻后就打開彈簧夾．

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．