Question

【题目】某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图。该同学的实验步骤如下：

①将图中的集气瓶分为5等份，并作好标记。

②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。

③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹。

请回答下列问题：

（1）该实验中红磷需稍过量，目的是 。

（2）步骤②集气瓶中的现象是 ，其反应的文字表达式为 ；步骤③中打开止水夹后观察到的现象是 ，由此可得出空气中氧气的体积约为 。

（3）该实验可推论出氮气__________（填“易”或“难”）溶于水和其化学性质________（填“活泼”或“不活泼”）的结论。

（4）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？_____________（填“能”或“不能”）原因_________________________。

（5）实验结束后，同学们发现测得数值比实际空气中氧气的含量小，请你帮助他们找出实验误差的原因 、 。

（6）做铁丝在氧气中燃烧实验时，集气瓶里预先要装入少量的细沙或水，原因是 ；实验现象是 ；硫在氧气中燃烧实验放少量水的原因是 ；能否用细沙代替水？ （填“能”或“不能”）

Answer 1

【答案】（1）保证消耗完集气瓶中的氧气；

（2）红磷燃烧产生大量白烟，放出热量；

红磷+氧气五氧化二磷；

烧杯中的水倒流回集气瓶，倒流的水约占集气瓶中空气总体积的五分之一；五分之一

（3）难；不活泼；

（4）不能；生成物是气体，填补了氧气的空间，使得气压变化不明显，水不会倒流或者倒流的少；

（5）气密性不好；红磷量不足；未冷却就打开止水夹；

（6）防止高温熔化物溅落炸裂集气瓶底部；剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成一种黑色固体；吸收二氧化硫防止污染空气；不能。

【解析】

试题分析：该实验原理为用红磷的燃烧来消耗氧气，利用氧气消耗后瓶内气压减小产生气压差使烧杯内水被压入集气瓶，压入水的体积即为氧气的减少量。（1）为保证氧气被充分消耗，需稍过量红磷；（2）即为红磷燃烧的现象，产生大量白烟；红磷燃烧为红磷和氧气反应生成五氧化二磷；进入水的量即为氧气的减少量，由此现象为水被压入集气瓶，进入水的体积为集气瓶内空气体积的五分之一，这也说明氧气占空气体积的五分之一；（3）氮气应难溶于水，若易溶于水那么水会充满集气瓶；氮气的化学性质应为不活泼，若活泼那么极可能与水或红磷反应被消耗，那么进入水的体积也会远超过集气瓶内空气体积的五分之一；（4）木炭燃烧产生气体二氧化碳会影响气体的减少量，即生成物是气体，填补了氧气消耗产生的空间，使得气压变化不明显，水不会倒流或者倒流的少，得出错误结论；（5）测得体积偏小，即为为气体的减小量小于1/5-红磷量不足或一边消耗一边补充-气密性不好或因为温度差而影响气压差-没有冷却至室温就打开止水夹；（6）铁丝燃烧会产生高温熔融物，需预留水或细沙以免集气瓶底部被烫破；铁在氧气中燃烧的现象为剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成一种黑色固体；是为了吸收二氧化硫防止污染空气；细沙不能吸收二氧化硫，因此不能代替水。