Question

17．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，目的是確保將集氣瓶內的氧氣消耗盡．
（2）步驟②集氣瓶中的現象是紅磷燃燒，生成大量的白煙，其反應化學表達式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅，打開止水夾后觀察到的現象是燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處，由此可得出空氣中氧氣的體積分數約為五分之一．
（3）該實驗可推論出氮氣難（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．
（4）若將紅磷換成炭粉，該實驗能否獲得成功？為什么？不能，因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流．

Answer 1

分析 （1）根據該實驗注意事項分析；
（2）根據紅磷的燃燒現象、反應結合壓強知識分析．紅磷與氧氣反應生成五氧化二磷固體，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）根據集氣瓶內剩余的氣體主要是氮氣分析氮氣的性質；
（4）根據測定空氣中氧氣含量的實驗的原理分析．

解答 解：（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是：確保將集氣瓶內的氧氣消耗盡；
（2）點燃的紅磷，在集氣瓶燃燒，生成大量的白煙．紅磷燃燒生成了五氧化二磷，；反應的化學方程式是4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．由于紅磷與氧氣反應生成五氧化二磷固體，消耗了瓶內的氣體，壓強減小，所以，打開止水夾后觀察到的現是：燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；由此可得出空氣中氧氣的體積分數約為五分之一．
（3）由于集氣瓶內剩余的氣體主要是氮氣，由此可知氮氣的性質是不溶于水；化學性質不活潑的結論．
（4）不能，因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流．
故答案為：
（1）確保將集氣瓶內的氧氣消耗盡；
（2）紅磷燃燒，生成大量的白煙；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；五分之一；
（3）難；不活潑；
（4）不能，因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流．

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．