Question

16．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，目的是將集氣瓶中的氧氣全部耗盡．
（2）步驟②集氣瓶中的現象是紅磷燃燒放出大量白煙，同時釋放出大量的熱，步驟③中打開止水夾后觀察到的現象是水沿導管進入集氣瓶中，約占集氣瓶體積的五分之一，由此可得出氧氣約占空氣體積的五分之一．
（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）請說出氮氣的一條用途做食品保護氣．
（5）若將紅磷換成碳粉，實驗可否成功？不能成功，原因是：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 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．
（1）紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗，減少誤差；
（2）紅磷燃燒放出大量白煙，同時釋放出大量的熱；由于紅磷消耗了空氣中的氧氣使集氣瓶內的壓強減小，打開止水夾后觀察到：水沿導管倒流進入集氣瓶中，約占集氣瓶體積的五分之一；
（3）在該實驗中，剩余的氣體主要是氮氣，據此分析；
（4）根據氮氣的性質進行分析；
（5）根據測定空氣中氧氣含量的實驗的原理分析．

解答 解：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．
（1）紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗，故答案為：將集氣瓶中的氧氣全部耗盡；
（2）步驟②集氣瓶中的現象是：紅磷燃燒放出大量白煙，同時釋放出大量的熱；由于紅磷消耗了空氣中的氧氣使集氣瓶內的壓強減小，打開止水夾后觀察到的現象是：水沿導管倒流進入集氣瓶中，約占集氣瓶體積的五分之一，由此可得出氧氣約占空氣體積的五分之一，故答案為：紅磷燃燒放出大量白煙，同時釋放出大量的熱；水沿導管進入集氣瓶中，約占集氣瓶體積的五分之一；五分之一；
（3）在該實驗中，剩余的氣體主要是氮氣，說明氮氣難溶于水、化學性質不活潑等，故答案為：難；不活潑；
（4）氮氣的用途很多，例如做食品保護氣、制氮肥等，故答案為：做食品保護氣；
（5）若將紅磷換成碳粉，實驗不能成功，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：不能；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 本題考查學生對實驗原理與實驗操作的理解等，難度中等，清楚實驗原理是解題的關鍵，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．