Question

1．某同學設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，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，待集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾．
請回答下列問題：
（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是確保集氣瓶內的氧氣消耗盡．
（2）步驟②集氣瓶中的現象是產生大量白煙，放熱；步驟③中打開止水夾后觀察到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，由此可得出氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$
（3）紅磷燃燒的文字表達式紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（4）有同學：用碳替代紅磷，完成上述實驗，發(fā)現集氣瓶內并沒有吸入水，其原因是因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流．

Answer 1

分析 （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；
（3）根據紅磷燃燒生成了五氧化二磷固體解答；
（4）根據炭粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體解答．

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）紅磷燃燒，產生大量白煙，放熱，生成了五氧化二磷固體，所以會導致集氣瓶內壓強減小，水被壓入集氣瓶，進入的水量正好占據集氣瓶內氧氣的空間，約為集氣瓶體積的五分之一；據實驗現象可得出空氣中氧氣的體積分數約為五分之一；
（3）紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的文字表達式是紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（4）因為炭粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流，所以不能將紅磷換成炭粉．
故答案為：
（1）確保集氣瓶內的氧氣消耗盡；
（2）產生大量白煙，放熱；燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；$\frac{1}{5}$；
（3）紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（4）因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流．

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．