Question

12．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，目的是過量的紅磷能夠將集氣瓶中的氧氣盡可能的消耗完全，使實驗結果更準確．
（2）步驟②集氣瓶中的現象是紅磷燃燒產生大量的白煙，放出熱量，其反應的文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷 ；步驟③中打開止水夾后觀察到的現象是燒杯中的水會進入集氣瓶中，約占集氣瓶體積的五分之一，由此可得出空氣中氧氣的體積約為空氣體積的$\frac{1}{5}$．
（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）如果本實驗完成后，發現進入集氣瓶的水不足五分之一，可能的原因是什么？（至少答三條）
A、裝置漏氣B、紅磷的量不足C、沒有冷卻至室溫就打開止水夾
（5）若將紅磷換成炭粉，該實驗能否獲得成功？為什么？

Answer 1

分析 （1）過量的紅磷能夠將集氣瓶中的氧氣盡可能的消耗完全，使實驗結果更準確，可以據此解答該題；
（2）紅磷燃燒產生大量的白煙，放出熱量，該反應生成了五氧化二磷，屬于化合反應，步驟③中打開止水夾后觀察到燒杯中的水會進入集氣瓶中，約占集氣瓶體積的五分之一，由此得出氧氣約占空氣體積的五分之一，可以據此解答該題；
（3）根據水進入集氣瓶體積的五分之一可以判斷氮氣難溶于水，同時可以判斷氮氣的化學性質不活潑，可以據此解答該題；
（4）根據紅磷和氧氣的反應的實驗注意事項可以知道，如果裝置漏氣或是紅磷的量不足都會使進入集氣瓶的水的體積小于$\frac{1}{5}$，可以據此解答該題；
（5）炭粉燃燒產生了二氧化碳，二氧化碳為氣體，不能形成集氣瓶內外的壓強差，所以實驗不能成功，可以據此解答該題．

解答 解：（1）過量的紅磷能夠將集氣瓶中的氧氣盡可能的消耗完全，使實驗結果更準確；
（2）紅磷燃燒產生大量的白煙，放出熱量，該反應生成了五氧化二磷，該反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；步驟③中打開止水夾后觀察到燒杯中的水會進入集氣瓶中，約占集氣瓶體積的五分之一，由此得出氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$，
（3）根據水進入集氣瓶體積的五分之一可以判斷氮氣難溶于水，同時可以判斷氮氣的化學性質不活潑；
（4）根據紅磷和氧氣的反應的實驗注意事項可以知道，如果裝置漏氣或是紅磷的量不足或沒有冷卻至室溫就打開止水夾都會使進入集氣瓶的水的體積小于$\frac{1}{5}$，
（5）炭粉燃燒產生了二氧化碳，二氧化碳為氣體，不能形成集氣瓶內外的壓強差，所以實驗不能成功．
故答案為：（1）過量的紅磷能夠將集氣瓶中的氧氣盡可能的消耗完全，使實驗結果更準確；
（2）紅磷燃燒產生大量的白煙，放出熱量；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；燒杯中的水會進入集氣瓶中，約占集氣瓶體積的五分之一；空氣體積的$\frac{1}{5}$；
（3）難；不活潑；
（4）①裝置漏氣；②紅磷的量不足；③沒有冷卻至室溫就打開止水夾；
（5）不能；炭粉燃燒產生了二氧化碳，二氧化碳為氣體，不能形成集氣瓶內外的壓強差．

點評 本考點考查了空氣中氧氣的含量的探究，并且注重了實驗方案的評價，對實驗方案進行評價是近幾年中考的一個重點．評價包括對實驗方案的評價、實驗過程的評價、實驗結論的評價等，要認真把握．