Question

已知空氣的主要成分是氮氣和氧氣．某課外活動小組設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖所示：
（1）該實驗中，紅磷需稍過量，目的是保證瓶內空氣中的氧氣消耗完全．
（2）待燃燒停止，白煙消失并冷卻后，打開止水夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水面最終接近刻度1處．由此可知氧氣約占空氣總體積的1/5．由本實驗還可以推測氮氣的性質有

難溶于水；不燃燒、不支持燃燒

．（答兩點）
（3）如果實驗后發現測定的氧氣含量低于21%的體積數，實驗中可能存在的原因是

紅磷的量不夠；裝置的氣密性不好

．（答兩點）
（4）若將紅磷換成碳粉，該實驗能否獲得成功？

不能

理由是

炭粉燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化碳氣體，集氣瓶內壓強基本不變

（5）若將紅磷換成鐵絲，該實驗能否獲得成功？

不能

理由是

鐵絲在空氣中不能燃燒

．

Answer 1

分析：本題是測定空氣中氧氣的含量，我們常用燃燒紅磷或白磷的方法，因為磷燃燒生成白色固體五氧化二磷，幾乎不占空間，使得內外產生氣壓差，從而得到正確的結論．因此在選擇可燃物時，必須考慮到：燃燒的條件；生成物的狀態；不與空氣中其他物質發生反應．保證本實驗成功的關鍵是：①裝置氣密性好；②紅磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數．

解答：解：（2）水倒流入集氣瓶中的體積只有五分之一，若氮氣易溶于水，則倒流入瓶內的水幾乎會充滿整個集氣瓶，因此氮氣是難溶于水的；紅磷燃燒一會熄滅了，說明氮氣不燃燒、不支持燃燒，其化學性質不活潑．
故答案為：難溶于水；不燃燒、不支持燃燒；
（3）保證本實驗成功的關鍵是：①裝置氣密性好；②紅磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數，否則會導致測定的氧氣含量低于21%的體積數．
故答案為：紅磷的量不夠；裝置的氣密性不好；
（4）炭粉燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化碳氣體，集氣瓶內壓強基本不變，水不倒流，故不能將紅磷換成炭粉．
故答案為：不能；炭粉燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化碳氣體，集氣瓶內壓強基本不變；
（5）鐵絲在空氣中不能燃燒，因此不能將紅磷換成鐵絲．
故答案為：不能；鐵絲在空氣中不能燃燒．

點評：本題主要考查用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現象、結論和注意事項，難度稍大．