Question

2．在“空氣中氧氣含量的測定”實驗探究中，甲生設計了如下實驗方案：
在燃燒匙內盛過量紅磷，點燃后立即插入集氣瓶內，塞緊橡皮塞，待紅磷火焰熄滅，集氣瓶冷卻至室溫，打開鐵夾，水注入集氣瓶．（實驗裝置如圖1所示）回答下列問題：
（1）實驗過程中，觀察到的主要現象是產生大量的白煙，放出大量的熱．反應的文字表達式是磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷
（2）乙生用上述實驗裝置測定的結果是：空氣中氧氣含量與正常值有較明顯的偏差，其操作上的原因可能是（要求答出兩種）：紅磷量不足，裝置漏氣裝置，未冷卻就讀數，
（3）丙生也設計了一個實驗方案，裝置和操作同上，只不過用木炭代替了紅磷．當木炭停止燃燒，集氣瓶冷卻至室溫，打開鐵夾后，水能否進入集氣瓶？不能為什么？木炭燃燒消耗了氧氣又生成了二氧化碳，使瓶內外不存在壓強
（4）若用鐵絲代替紅磷，實驗能成功嗎？不能為什么？因為鐵在空氣中不能燃燒
（5）上述實驗同時也得出了氮氣的性質不溶于水、不能燃燒也不能支持燃燒（寫一條物理性質一條化學性質）
（6）[分組實驗]在討論的基礎上，同學們分組進行了實驗．
[數據分析]實驗結束后，整理數據如下：（注：集氣瓶容積為100mL）

組別	1	2	3	4	5	6
進入集氣瓶中水的體積（mL）	20	21	19	20	22	18

通過對實驗結果的交流，大多數同學都驗證出氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$．

Answer 1

分析 （1）紅磷在空氣中燃燒時產生大量白煙，放出大量的熱；
當集氣瓶中的氧氣被消耗，冷卻至室溫時，水能夠進入集氣瓶，進入集氣瓶中的水約占集氣瓶容積的五分之一；
（2）如果操作不當，會影響實驗結果，甚至會導致實驗失敗；
（3）木炭燃燒生成二氧化碳氣體，生成的二氧化碳氣體占據了氧氣的空間，會導致水不能進入集氣瓶；
（4）根據鐵絲在空氣中不能燃燒解答；
（5）根據實驗現象可以判斷氮氣的性質；
（6）根據實驗數據可以判斷空氣中氧氣的含量．

解答 解：（1）實驗過程中，觀察到的主要現象是產生大量白煙、水進入集氣瓶；反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（2）如果紅磷量不足，裝置漏氣裝置，未冷卻就讀數，會導致進入集氣瓶中的水不到集氣瓶容積的五分之一，從而導致測定結果偏低；
如果燃燒匙伸入集氣瓶中時太慢，會導致集氣瓶中的部分空氣受熱膨脹逸出，從而導致進入集氣瓶中的水多于集氣瓶容積的五分之一，從而導致測定結果偏大．
（3）用木炭代替紅磷時，木炭燃燒生成的二氧化碳氣體占據了氧氣的空間，導致水不能進入集氣瓶，從而導致實驗失敗．
故填：不能，因為木炭燃燒生成二氧化碳氣體．
（4）若用鐵絲代替紅磷，實驗能成功不能成功，因為鐵在空氣中不能燃燒；
（5）由本實驗還可推知氮氣不溶于水，不能燃燒，不支持燃燒．
（6）通過對實驗結果的交流可知，進入集氣瓶中的水約是20mL，因此大多數同學都得出氧氣約占空氣總體積的五分之一．
答案：
（1）產生大量的白煙，放出大量的熱；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）紅磷量不足，裝置漏氣裝置，未冷卻就讀數；
（3）不能；木炭燃燒消耗了氧氣又生成了二氧化碳，使瓶內外不存在壓強；
（4）不能，因為鐵在空氣中不能燃燒
（5）不溶于水，不能燃燒也不能支持燃燒；
（6）$\frac{1}{5}$．

點評 可以用來測定空氣中氧氣含量的物質應該具備的條件是：能和空氣中的氧氣反應，生成物是固體，不能和空氣中的其它物質發生化學反應．