Question

某同學做測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖所示，該同學的實驗步驟如下：
（1）將圖中集氣瓶的容積分為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，待集氣瓶冷卻到室溫，打開止水夾．
請回答下列問題：
①該實驗中紅磷需稍過量，目的是什么？
②步驟（3）中打開止水夾后觀察到什么現象？由此可得出空氣中氧氣的體積分數約為多少？
③通過此實驗可以知道有關氮氣的哪些性質？（至少答兩點）

Answer 1

解：（1）將瓶中的氧氣消耗凈；
（2）進入瓶中的水約占瓶容積的，氧氣約占空氣體積的
（3）氮氣難溶于水、不燃燒、不支持燃燒等．
分析：①紅磷要過量的目的是，保證把集氣瓶中的氧氣完全耗盡．
②充分反應后，待集氣瓶冷卻到室溫，集氣瓶中的氧氣被紅磷燃燒消耗了，使瓶內壓強減小，所以水倒吸，打開止水夾后進入瓶中的水約占瓶容積的1/5，從而可得出空氣中氧氣約占空氣體積的1/5．
③燃燒著的紅磷熄滅了說明氮氣不支持燃燒，集氣瓶內水平面上升一定高度后，不能繼續上升，此現象能說明氮氣不易溶于水．
點評：進入集氣瓶中的水少于1/5的可能原因：①由于裝置漏氣，外面的空氣進入集氣瓶；②紅磷的量不足，瓶內氧氣沒有完全耗盡；③燃燒后沒有等集氣瓶完全冷卻就打開了彈簧夾；④氧氣濃度較低時，紅磷不能繼續燃燒，所以也不能把氧氣完全耗盡；⑤導管中事先沒有注滿水，燃燒冷卻后，一小部分水滯留于導管中，進入瓶內的水較少中．所以，紅磷熄滅后，集氣瓶內一定有殘余的氧氣．