Question

（2003?天津）某同學設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖所示：該同學的實驗步驟如下：

①將圖中的集氣瓶分為5等份，并做好標記．
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，并立即伸入集氣瓶內，塞緊橡皮塞．
③充分反應后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾．
請回答下列問題：
（1）該實驗中紅磷須稍過量，目的是；
（2）步驟③中，打開止水夾后觀察到的現象是，由此可得出空氣中氧氣的體積分數約為．
（3）磷在空氣中燃燒生成的氧化物通常可做強干燥劑．已知在標準狀況下，32g氧氣的體積是22.4L．在該條件下，制備71g這種干燥劑所消耗的空氣的體積約為 L．

Answer 1

【答案】分析：只要熟悉用紅磷測定空氣里氧氣含量的實驗現象與實驗原理，就能夠得出本題的正確答案．原理是利用紅磷燃燒，消耗氧氣，產生內外壓強差，冷卻后打開止水夾，水沿導管流入集氣瓶中，占據氧氣的空間，根據流入水的多少，判斷氧氣的含量．因此紅磷的量要充足，才能把氧氣耗盡．因氧氣約占空氣體積的，燒杯內的水沿導管流入集氣瓶中，液面大約在標記1處．第（3）需要根據磷燃燒的化學方程式，計算出制備71g五氧化二磷需要多少氧氣，然后根據氧氣在空氣中所占體積分數計算出空氣的體積．
解答：解：（1）實驗的目的是測定空氣中氧氣含量，原理是消耗氧氣使裝置內外產生壓強差，水被吸入占據氧氣的空間，從而達到測定氧氣的目的．紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗．
（2）充分反應后，待集氣瓶冷卻至室溫，集氣瓶內外產生壓強差，打開止水夾，燒杯內的水沿導管流入集氣瓶中，液面大約在標記1處．由此可得出空氣中氧氣的體積分數約為．
（3）設制備71g五氧化二磷需要氧氣質量為X
4P+5O₂2P₂O₅
160         284
X          71g

解得：X=40g
40g氧氣的體積為：═28L
消耗空氣的體積為：28L÷═140L
故答案為：（1）使集氣瓶中的氧氣完全消耗．
          （2）燒杯內的水沿導管流入集氣瓶中，液面大約在標記1處；     1/5
          （3）140L
點評：熟記用紅磷測定空氣里氧氣含量的實驗原理、操作步驟、實驗現象、實驗結論和注意事項是解答這類題目的基礎．