Question

某同學設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，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在燃燒匙內裝入足量的紅磷，并點燃，立即伸入集氣瓶中．③充分反應后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾．回答下列問題：
（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是

確保集氣瓶內的氧氣消耗盡

．
（2）步驟②集氣瓶中的現象是

劇烈燃燒，發黃光，產生大量白煙，放熱

，其反應的文字表達式是：

紅磷+氧氣

點燃

五氧化二磷

，該反應屬于

化合

反應，步驟③中打開止水夾的現象是

燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處

，由此得出的結論是：

空氣中氧氣的體積分數約為五分之一

．
（3）該實驗可推斷出氮氣

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，該實驗能否成功？為什么？

否，木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內的壓強，達不到實驗目的

．

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）根據該實驗注意事項分析；
（2）根據紅磷的燃燒結合壓強知識分析，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；根據實驗現象分析；
（3）在該實驗中，剩余的氣體主要是氮氣；
（4）木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內的壓強．

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 劇烈燃燒，發黃光，產生大量白煙，放熱，其反應的文字表達式是：紅磷+氧氣

點燃

五氧化二磷，該反應屬于化合反應，步驟③中打開止水夾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，由此得出的結論是：空氣中氧氣的體積分數約為五分之一；
（3）剩余的氣體主要是氮氣，水進入瓶內占五分之一，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；則該實驗可推斷出氮氣 難溶于水和其化學性質 不活潑的結論．
（4）測定空氣中氧氣的體積分數利用的是壓強的改變，所以若把紅磷換成木炭，木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內的壓強，達不到實驗目的．
故答案為：（1）確保集氣瓶內的氧氣消耗盡；
（2）劇烈燃燒，發黃光，產生大量白煙，放熱；紅磷+氧氣

點燃

五氧化二磷；化合；燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；空氣中氧氣的體積分數約為五分之一；
（3）難；不活潑；
（4）否，木炭和氧氣反應又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶內的壓強，達不到實驗目的．

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．