Question

【題目】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 。

（2）步驟②集氣瓶中的現象是 ，其反應的文字表達式為 ；步驟③中打開止水夾后觀察到的現象是 ，由此可得出空氣中氧氣的體積約為 。

（3）該實驗可推論出氮氣__________（填“易”或“難”）溶于水和其化學性質________（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？_____________（填“能”或“不能”）原因_________________________。

（5）實驗結束后，同學們發現測得數值比實際空氣中氧氣的含量小，請你幫助他們找出實驗誤差的原因 、 。

（6）做鐵絲在氧氣中燃燒實驗時，集氣瓶里預先要裝入少量的細沙或水，原因是 ；實驗現象是 ；硫在氧氣中燃燒實驗放少量水的原因是 ；能否用細沙代替水？ （填“能”或“不能”）

Answer 1

【答案】（1）保證消耗完集氣瓶中的氧氣；

（2）紅磷燃燒產生大量白煙，放出熱量；

紅磷+氧氣五氧化二磷；

燒杯中的水倒流回集氣瓶，倒流的水約占集氣瓶中空氣總體積的五分之一；五分之一

（3）難；不活潑；

（4）不能；生成物是氣體，填補了氧氣的空間，使得氣壓變化不明顯，水不會倒流或者倒流的少；

（5）氣密性不好；紅磷量不足；未冷卻就打開止水夾；

（6）防止高溫熔化物濺落炸裂集氣瓶底部；劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成一種黑色固體；吸收二氧化硫防止污染空氣；不能。

【解析】

試題分析：該實驗原理為用紅磷的燃燒來消耗氧氣，利用氧氣消耗后瓶內氣壓減小產生氣壓差使燒杯內水被壓入集氣瓶，壓入水的體積即為氧氣的減少量。（1）為保證氧氣被充分消耗，需稍過量紅磷；（2）即為紅磷燃燒的現象，產生大量白煙；紅磷燃燒為紅磷和氧氣反應生成五氧化二磷；進入水的量即為氧氣的減少量，由此現象為水被壓入集氣瓶，進入水的體積為集氣瓶內空氣體積的五分之一，這也說明氧氣占空氣體積的五分之一；（3）氮氣應難溶于水，若易溶于水那么水會充滿集氣瓶；氮氣的化學性質應為不活潑，若活潑那么極可能與水或紅磷反應被消耗，那么進入水的體積也會遠超過集氣瓶內空氣體積的五分之一；（4）木炭燃燒產生氣體二氧化碳會影響氣體的減少量，即生成物是氣體，填補了氧氣消耗產生的空間，使得氣壓變化不明顯，水不會倒流或者倒流的少，得出錯誤結論；（5）測得體積偏小，即為為氣體的減小量小于1/5-紅磷量不足或一邊消耗一邊補充-氣密性不好或因為溫度差而影響氣壓差-沒有冷卻至室溫就打開止水夾；（6）鐵絲燃燒會產生高溫熔融物，需預留水或細沙以免集氣瓶底部被燙破；鐵在氧氣中燃燒的現象為劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成一種黑色固體；是為了吸收二氧化硫防止污染空氣；細沙不能吸收二氧化硫，因此不能代替水。