Question

某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图1．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）写出红磷燃烧的文字表达式

 

；步骤②集气瓶中的现象是

 

；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分数约为

 

．
（3）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的

1

5

，你认为导致这一结果的原因可能是

 

；
（4）上面的实验证明了氧气有

 

的性质，同时也证明了氮气有哪些性质？①

 

；②

 

（5）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？为什么？

 

成功，原因是

 

．
（6）用来测定空气成分的方法很多，某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图2所示），你认为改进后的优点是：

 

．

Answer 1

考点：空气组成的测定,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：空气与水

分析：熟记用红磷测定空气里氧气含量的实验原理、操作步骤、实验现象、实验结论和注意事项是解答这类题目的基础．
（1）根据该实验注意事项分析；
（2）根据红磷的燃烧现象、反应结合压强知识分析．红磷与氧气反应生成五氧化二磷固体，消耗了瓶内的气体，压强减小，外界大气压会压着水进入集气瓶；
（3）保证本实验成功的关键是：①装置气密性好；②红磷要足量；③要冷却至室温再读数．
（4）考虑氧气、氮气的性质，进行分析；
（5）根据测定空气中氧气含量的实验的原理分析．
（6）图2装置设计的比较好，操作简单，并且试管内的空气也不会逸出来，比较严密；

解答：解：（1）该实验中红磷需稍过量，目的是：确保将集气瓶内的氧气消耗尽；
（2）点燃的红磷，在集气瓶燃烧，生成大量的白烟．红磷燃烧生成了五氧化二磷，反应的文字表达式为：红磷+氧气

点燃

五氧化二磷；由于红磷与氧气反应生成五氧化二磷固体，消耗了瓶内的气体，压强减小，所以，打开止水夹后观察到的现是：烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处；由此可得出空气中氧气的体积分数约为五分之一．
（3）装置漏气最终会使瓶内气体减少的少，水倒流入瓶内的就少；红磷量不足，没有将氧气完全消耗；没有冷却到室温就打开止水夹，瓶内气压比室温下偏大，水倒流入瓶内的就少；
（4）在该实验中，剩余的气体主要是氮气，该实验可推论出氮气难溶于水和其化学性质不活泼的结论；
（5）若将红磷换成炭粉，该实验不能获得成功，因为碳粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流．
（6）通过凸透镜聚光引燃红磷，不需要打开瓶塞，空气出不来也进不去，测量比较准确．用酒精灯引燃红磷，红磷燃烧生成了五氧化二磷进入空气会污染空气，由于磷燃烧放出大量的热，打开瓶塞时容易使空气受热而逸出．所以实验的优点是：误差少或无污染．
故答案为：
（1）确保将集气瓶内的氧气消耗尽
；
（2）红磷+氧气

点燃

五氧化二磷； 红磷燃烧，生成大量的白烟； 烧杯中的水倒流至集气瓶，液面上升在一等分刻度处，五分之一．
（3）红磷量不足；
（4）助燃，难溶于水； 不燃烧，不能助燃
（5）不能，因为碳粉燃烧消耗掉氧气同时又生成了二氧化碳等气体，瓶内压强基本不变，水不倒流．
（6）误差少或无污染．

点评：本考点考查了空气中氧气的含量的探究，并且注重了实验方案的评价，对实验方案进行评价是近几年中考的一个重点．评价包括对实验方案的评价、实验过程的评价、实验结论的评价等，要认真把握．