Question

10．某同學設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖．該同學的實驗步驟如下：
①將圖中的集氣瓶分為5等份，并作好標記．
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）該實驗中紅磷需稍過量，目的是充分反應掉集氣瓶中的氧氣．
（2）步驟②集氣瓶中的現象是產生大量白煙，其反應的化學方程式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；步驟③中打開止水夾后觀察到的是水沿導管被吸入集氣瓶中，由此可得出空氣中氧氣的體積分數約為$\frac{1}{5}$，其化學性質活潑（填“活潑”或“不活潑”）；氮氣的體積分數約為$\frac{4}{5}$，其難（填“易”或“難”）溶于水和其化學性質不活潑（填“活潑”或“不活潑”）的結論．

Answer 1

分析 （1）依據紅磷能與空氣中的氧氣反應生成五氧化二磷，五氧化二磷是一種固體進行分析；
（2）紅磷與氧氣反應生成固體，消耗了瓶內的氣體，壓強減小，外界大氣壓會壓著水進入集氣瓶；
（3）氮氣難溶于水，也不能與水發生反應．

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）步驟②集氣瓶中的現象是產生大量白煙，紅磷與氧氣反應，生成了白煙五氧化二磷固體，其反應的化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；所以會導致集氣瓶內壓強減小，水被壓入集氣瓶，進入的水量正好占據集氣瓶內氧氣的空間，約為集氣瓶體積的$\frac{1}{5}$；水進入瓶內占五分之一．其化學性質活潑；
氮氣的體積分數約為$\frac{4}{5}$，水不再繼續進入說明氮氣不能與紅磷反應，也不能溶于水或與水反應；
故答案為：
（1）充分反應掉集氣瓶中的氧氣；
（2）產生大量白煙；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；水沿導管被吸入集氣瓶中；$\frac{1}{5}$；活潑；$\frac{4}{5}$；難；不活潑．

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．