Question

14．已知空氣的主要成分是氧氣和氮?dú)�，某課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)了測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示．
（1）紅磷在集氣瓶中發(fā)生反應(yīng)的文字或化學(xué)表達(dá)式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．該實(shí)驗(yàn)中紅磷需稍過量，目的是使集氣瓶中的氧氣充分耗盡．
（2）此反應(yīng)開始時(shí)，集氣瓶中的現(xiàn)象是紅磷劇烈的燃燒，產(chǎn)生大量白煙；待反應(yīng)結(jié)束后恢復(fù)到室溫，打開止水夾，觀察到的現(xiàn)象是水進(jìn)入集氣瓶，進(jìn)入集氣瓶中的水約占集氣瓶容積的五分之一，這說明了氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$．
（3）若打開彈簧夾，發(fā)現(xiàn)倒吸進(jìn)集氣瓶中的水遠(yuǎn)遠(yuǎn)不到$\frac{1}{5}$，除了紅磷的量不足以外，還可能是原因一：裝置漏氣；原因二：沒有冷卻至室溫就打開止水夾．．

Answer 1

分析 本題是測(cè)定空氣中氧氣的含量，我們常用燃燒紅磷或白磷的方法，因?yàn)榱兹紵�生成白色固體五氧化二磷，幾乎不占空間，使得內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差，從而得到正確的結(jié)論．因此在選擇可燃物時(shí)，必須考慮到：燃燒的條件；生成物的狀態(tài)；不與空氣中其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)．保證本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)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(shù)

解答 解：（1）紅磷燃燒的化學(xué)方程式是：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；該實(shí)驗(yàn)是為了測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，所以需將集氣瓶?jī)?nèi)的氧氣充分消耗掉，所以紅磷要過量；
（2）紅磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出熱量；紅磷燃燒消耗氧氣，集氣瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，外界氣壓將水沿導(dǎo)管壓入集氣瓶，倒流入水的體積等于減少的氧氣的體積，瓶?jī)?nèi)水面最終接近刻度1處．由此可知氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$；
（3）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)進(jìn)入集氣瓶的水不足集氣瓶容積的五分之一，可能的原因有：裝置漏氣，紅磷不足，沒有冷卻至室溫就打開止水夾．
答案：
（1）4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；使集氣瓶中的氧氣充分耗盡；
（2）紅磷劇烈的燃燒，產(chǎn)生大量白煙；水進(jìn)入集氣瓶，進(jìn)入集氣瓶中的水約占集氣瓶容積的五分之一   $\frac{1}{5}$
（3）裝置漏氣     沒有冷卻至室溫就打開止水夾

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實(shí)質(zhì)奠定基礎(chǔ)．