Question

9．知空氣的主要成分是氮氣和氧氣，某課外活動小組設計測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖所示：
（1）該實驗中紅磷稍過量，目的是使集氣瓶中的氧氣完全反應
（2）待燃燒停止，白煙消失并冷卻后，打開止水夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水量約占集氣瓶容積的五分之一，由本實驗還可以推知氮氣有不能燃燒，不支持燃燒的化學性質．若液面低于$\frac{1}{5}$則原因可能①裝置漏氣②紅磷不足③沒有冷卻至室溫就打開止水夾．
（3）該實驗中能否將紅磷換成木炭粉不能，原因是木炭粉燃燒產物是二氧化碳氣體，導致瓶內氣體不能明顯減少，氣壓也不會明顯降低，上升水面幾乎不上升．

Answer 1

分析 （1）點燃條件下，紅磷燃燒生成五氧化二磷，該實驗中紅磷稍過量，目的是使集氣瓶中的氧氣完全反應；
（2）氧氣約占空氣總體積的五分之一；根據實驗現象可以判斷氮氣的性質；如果裝置漏氣，紅磷不足，沒有冷卻至室溫就打開止水夾，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）碳粉燃燒產物是二氧化碳氣體．

解答 解：（1）該實驗中紅磷稍過量，目的是使集氣瓶中的氧氣完全反應．
（2）待燃燒停止，白煙消失并冷卻后，打開止水夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水量約是集氣瓶容積的五分之一；
由本實驗還可以推知氮氣不溶于水，不能燃燒，不支持燃燒．若實驗后發現測定結果小于$\frac{1}{5}$，可能的原因是裝置漏氣，或紅磷不足，或沒有冷卻至室溫就打開止水夾．
（3）若將紅磷換成炭粉，實驗可能失敗，理由是：木炭粉燃燒產物是二氧化碳氣體，導致瓶內氣體不能明顯減少，氣壓也不會明顯降低，上升水面幾乎不上升．
答案：
（1）使集氣瓶中的氧氣完全反應；
（2）集氣瓶容積的五分之一；不能燃燒，不支持燃燒；裝置漏氣；紅磷不足；沒有冷卻至室溫就打開止水夾．
（3）不能；碳粉燃燒產物是二氧化碳氣體，導致瓶內氣體不能明顯減少，氣壓也不會明顯降低，上升水面幾乎不上升．

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．