Question

10．小華為了探究空氣的成分，設計了如下實驗（如圖）：將導管上的彈簧夾夾緊，在燃燒匙中裝滿紅磷，把燃燒匙放在酒精燈火焰上，點燃紅磷后，迅速插入集氣瓶內，塞緊橡皮塞．小華觀察到紅磷在瓶內繼續燃燒，瓶內充滿白煙．待集氣瓶冷卻到室溫，瓶內白煙消失后，發現燃燒匙內紅磷有剩余．把導管的另一端插入盛水的燒杯 中，打開彈簧夾，水進入集氣瓶．
（1）寫出紅磷燃燒的符號表達式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）水進入集氣瓶的原因是磷燃燒消耗瓶內氧氣，瓶內壓強小于大氣壓．
（3）簡要說明如何測定進入集氣瓶中的水的體積與集氣瓶容積的比值（實驗室可提供所需要的儀器和材料）用量筒量出進入集氣瓶中水的體積V₁，再將集氣瓶裝滿水，用量筒量出這些水的體積V₂，V₁與V₂的比值就是要測定的值．
（4）燃燒后，廣口瓶內剩余的氣體主要是氮氣．請結合實驗推測氮氣的物理性質和化學性質無色、無味，不易溶于水；氮氣不支持燃燒．

Answer 1

分析 本題是測定氧氣在空氣中的體積分數時，要把空氣中的氧氣消耗掉，在本實驗中用的是紅磷，裝置設計的也比較好，要使本實驗成功，必須注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②白磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數．最后得出氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$．還要注意紅磷在空氣中燃燒的現象：發黃光、放出熱量、冒出大量的白煙．還要注意描述氮氣的性質．

解答 解：（1）紅磷燃燒是指磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，反應的方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）水進入集氣瓶的原因是：磷燃燒消耗瓶內氧氣，內外產生壓強差，瓶內壓強小于大氣壓．故答案為：磷燃燒消耗瓶內氧氣，瓶內壓強小于大氣壓；
（3）要測定進入集氣瓶中的水的體積與集氣瓶容積的比值：用量筒量出進入集氣瓶中水的體積V₁，再將集氣瓶裝滿水，用量筒量出這些水的體積V₂，V₁與V₂的比值就是要測定的值．故答案為：用量筒量出進入集氣瓶中水的體積V₁，再將集氣瓶裝滿水，用量筒量出這些水的體積V₂，V₁與V₂的比值就是要測定的值
（4）廣口瓶內剩余的氣體主要是氮氣，通過觀察和實驗得知：氮氣是無色無味的氣體，難溶于水，既不能燃燒，也不能支持燃燒等．故答案為：物理性質：無色、無味，不易溶于水．化學性質：氮氣不支持燃燒．
答案：
（1）4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）磷燃燒消耗瓶內氧氣，瓶內壓強小于大氣壓；
（3）用量筒量出進入集氣瓶中水的體積V₁，再將集氣瓶裝滿水，用量筒量出這些水的體積V₂，V₁與V₂的比值就是要測定的值；
（4）無色、無味，不易溶于水；氮氣不支持燃燒．

點評 本考點考查了用紅磷測定氧氣在空氣中的體積分數和文字表達式的書寫，屬于實驗方法和過程的探究．這類探究實驗要具體問題具體分析，根據設計的步驟中不同的現象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．本考點主要出現在填空題和實驗題中．