Question

2．小軍同學(xué)設(shè)計了測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗，實(shí)驗裝置如圖．該同學(xué)的實(shí)驗步驟如下：
①將圖中的集氣瓶分為5等份，并作好標(biāo)記．
②在帶橡皮塞和導(dǎo)管的燃燒匙內(nèi)裝入足量的紅磷，將導(dǎo)管上的止水夾夾緊，在酒精燈上點(diǎn)燃紅磷，并立即伸入集氣瓶內(nèi)，塞緊橡皮塞．
③充分反應(yīng)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(shí)驗中紅磷需稍過量，目的是確保將集氣瓶內(nèi)的氧氣消耗盡，使實(shí)驗結(jié)果更準(zhǔn)確．
（2）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是紅磷燃燒，生成大量的白煙，其反應(yīng)的文字表達(dá)式為紅磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；步驟③中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)是燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處．
（3）該實(shí)驗可推論出氮?dú)獾男再|(zhì)：不溶于水等．（任寫一條即可）
（4）小軍檢查裝置氣密性良好后，將盛有燃著紅磷的燃燒匙迅速伸入廣口瓶中，并把塞子塞緊，待火焰熄滅后，就打開彈簧夾，發(fā)現(xiàn)進(jìn)入集氣瓶的水遠(yuǎn)不到瓶容積的$\frac{1}{5}$．經(jīng)過認(rèn)真分析，小軍發(fā)現(xiàn)實(shí)驗失敗的原因是（至少寫一點(diǎn)）紅磷的量不足、裝置沒有完全冷卻等．
（5）若小軍將紅磷換成炭粉，該實(shí)驗?zāi)芊瘾@得成功？為什么？不能，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(nèi)壓強(qiáng)基本不變，水不倒流．
（6）小軍反思上述實(shí)驗的探究過程后認(rèn)為：用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗時，在藥品的選擇和生成物的要求上應(yīng)考慮是要能消耗氧氣，又不會跟空氣中的其他成分反應(yīng)，而且生成物為固體．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)該實(shí)驗注意事項分析；
（2）根據(jù)紅磷的燃燒現(xiàn)象、反應(yīng)結(jié)合壓強(qiáng)知識分析．紅磷與氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷固體，消耗了瓶內(nèi)的氣體，壓強(qiáng)減小，外界大氣壓會壓著水進(jìn)入集氣瓶；
（3）根據(jù)集氣瓶內(nèi)剩余的氣體主要是氮?dú)夥治龅獨(dú)獾男再|(zhì)；
（4）根據(jù)實(shí)驗的注意事項分析誤差；
（5）根據(jù)測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗的原理分析；
（6）根據(jù)測定原理分析藥品及生成物的要求．

解答 解：（1）該實(shí)驗中紅磷需稍過量，目的是：確保將集氣瓶內(nèi)的氧氣消耗盡；
（2）點(diǎn)燃的紅磷，在集氣瓶燃燒，生成大量的白煙．紅磷燃燒生成了五氧化二磷，反應(yīng)的文字表達(dá)式為：紅磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；由于紅磷與氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷固體，消耗了瓶內(nèi)的氣體，壓強(qiáng)減小，所以，打開止水夾后觀察到的現(xiàn)是：燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；
（3）由于集氣瓶內(nèi)剩余的氣體主要是氮?dú)�，水進(jìn)入瓶內(nèi)占五分之一，不再繼續(xù)進(jìn)入說明氮?dú)獠荒芘c紅磷反應(yīng)，也不能溶于水或與水反應(yīng)；
（4）通過可燃物消耗氧氣使裝置內(nèi)氣壓減小，外界液體就可以等體積進(jìn)入，從而測定出氧氣的體積．
在該實(shí)驗中，如果紅磷的量不足不能完全消耗氧氣或裝置漏氣、裝置沒有完全冷卻等，就會使進(jìn)入集氣瓶中水的體積不到總?cè)莘e的五分之一；
（5）不能，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(nèi)壓強(qiáng)基本不變，水不倒流；
（6）能夠和氧氣等單一物質(zhì)反應(yīng)，且本身不能是氣體且生成物不能是氣體（如果能夠像辦法處理后期生成的氣體也可以考慮使用）．
故答案為：（1）確保將集氣瓶內(nèi)的氧氣消耗盡；
（2）紅磷燃燒，生成大量的白煙；紅磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；
（3）不溶于水等；
（4）紅磷的量不足、裝置沒有完全冷卻等；
（5）不能，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(nèi)壓強(qiáng)基本不變，水不倒流；
（6）要能消耗氧氣，又不會跟空氣中的其他成分反應(yīng)，而且生成物為固體．

點(diǎn)評 熟記用紅磷測定空氣里氧氣含量的實(shí)驗原理、操作步驟、實(shí)驗現(xiàn)象、實(shí)驗結(jié)論和注意事項是解答這類題目的基礎(chǔ)．