Question

4．測定空氣中氧氣體積分數的實驗裝置如圖所示，在集氣瓶內加入少量的水，并五等分水面以上的容積，做上記號．用彈簧夾夾緊乳膠管，點燃燃燒匙內稍過量的紅磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞緊，看到的現象是①紅磷燃燒，冒出大量的白煙；
②待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水面最終上升約至1刻度處，由此可知氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$；
③紅磷熄滅后，集氣瓶內剩下的氣體主要是氮氣，該氣體不支持（填“支持”或“不支持”）燃燒；
④實驗中紅磷需稍過量，目的是將集氣瓶內的氧氣全部消耗掉；
⑤小梅同學探究了空氣中氧氣的含量的試驗之后，又設計了如甲裝置所示的實驗，紅磷和木炭均為足量，分別把A、B兩瓶中的紅磷和木炭點燃，將燃燒完畢冷卻至室溫后，打開C、D兩處的夾子，想一想．

（1）她將看到甲裝置的燒杯中的水進入A瓶，原因是紅磷燃燒的產物是固體，內外產生壓強差，冷卻到室溫后，松開止水夾，燒杯里的水倒吸到集氣瓶內，集氣瓶中的水約占集氣瓶容積五分之一；木炭燃燒的產物是氣體，內外沒產生壓強差，因此冷卻到室溫后，松開止水夾，燒杯里的水不會倒吸到集氣瓶內．
（2）如果將甲裝置改裝成乙裝置，反應完畢后冷卻至室溫后，打開彈簧夾，觀察到的現象是因為反應后整個裝置中的氣體都變少了，所以裝置中的氣體壓強都變小，因此水進入兩個集氣瓶中．

Answer 1

分析 根據空氣成分中主要包括氮氣和氧氣，氮氣約占空氣體積的五分之四，氧氣約占空氣體積的五分之一，紅磷燃燒消耗掉氧氣，水會進入集氣瓶中，約占總體積的五分之一；剩余的氣體主要包括氮氣和稀有氣體等不支持燃燒的氣體以及該實驗的注意事項進行解答．

解答 解：（1）點燃燃燒匙內稍過量的紅磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞緊，看到的現象是紅磷燃燒，現象：紅磷燃燒，冒出大量的白煙；
（2）待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水面最終上升約至1刻度處．由此可知氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$；
（3）紅磷熄滅后，集氣瓶內剩下的氣體主要是氮氣，氮氣不支持燃燒．
（4）該實驗中紅磷需稍過量，目的是：將集氣瓶內的氧氣全部消耗掉；
（5）（1）甲裝置中紅磷和木炭都足量，待紅磷和木炭燃燒完畢冷卻至室溫后，打開C、D兩處的夾子看到的現象是A瓶燒杯里的水倒吸到集氣瓶內，集氣瓶中的水約占集氣瓶容積五分之一；B瓶燒杯里的水沒有倒吸到集氣瓶內；
產生現象的原因是紅磷燃燒的產物是固體，內外產生壓強差，冷卻到室溫后，松開止水夾，燒杯里的水倒吸到集氣瓶內，集氣瓶中的水約占集氣瓶容積五分之一（氧氣在空氣中的含量）；木炭燃燒的產物是氣體，內外沒產生壓強差，因此冷卻到室溫后，松開止水夾，燒杯里的水不會倒吸到集氣瓶內．
（2）如果將甲裝置改裝成乙裝置，待反應完畢冷卻至室溫后打開燒杯上端的夾子，看到的現象是水進入兩個集氣瓶中；產生該現象的原因是打開燒杯上端的夾子，由于整個裝置中是聯通的，所以裝置中的氣體壓強都變小，因此水進入兩個集氣瓶中．
故答案為：（1）紅磷燃燒，冒出大量的白煙；（2）$\frac{1}{5}$；（3）氮氣；不支持；
（4）將集氣瓶內的氧氣全部消耗掉；
（5）（1）A；紅磷燃燒的產物是固體，內外產生壓強差，冷卻到室溫后，松開止水夾，燒杯里的水倒吸到集氣瓶內，集氣瓶中的水約占集氣瓶容積五分之一；木炭燃燒的產物是氣體，內外沒產生壓強差，因此冷卻到室溫后，松開止水夾，燒杯里的水不會倒吸到集氣瓶內；
（2）因為反應后整個裝置中的氣體都變少了，所以裝置中的氣體壓強都變小，因此水進入兩個集氣瓶中．

點評 空氣和水是我們身邊重要的物質．空氣的成分、各成分的體積分數以及空氣中氧氣含量的測定實驗是初中化學學習的重點．