Question

10．某同学设计了测定空气中氧气含量的实验装置如图．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，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）该实验中红磷需过量，目的是使空气中的氧气全部消耗完；
（2）步骤③中打开止水夹后观察到的现象是水沿导管进入集气瓶中且占容积的$\frac{1}{5}$；由此可得出空气中氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$．由本实验还可推知氮气的性质：其中物理性质是氮气难溶于水，化学性质是氮气不支持燃烧且不燃烧．
（3）该同学实验后发现气体减少的体积小于$\frac{1}{5}$，请你帮助这位同学找出造成这样结果的原因：（写两点）①装置漏气；②未冷却至室温就打开止水夹．
（4）若将红磷换成木炭或硫，该实验能否获得成功否（填“能”或“否”）？
理由是木炭燃烧后生成了二氧化碳气体．该同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图2），你认为改进后的优点是增强了装置的气密性．

Answer 1

分析 本题考查的是空气中氧气的体积分数的实验．在本实验中应用的原理就是改变集气瓶的压强，达到实验的目的．

解答 解：（1）为了使集气内的氧气完全消耗完在做实验时红磷要过量，
故答案为：使空气中的氧气全部消耗完；
（2）红磷消耗了空气中的氧气使集气瓶内的压强减小；因为进入水的体积约为容积的五分之一，所以得出氮气难溶于水的物理性质，由于红磷有剩余，说明氮气既不燃烧也不支持燃烧，
故答案为：水沿导管进入集气瓶中且占容积的$\frac{1}{5}$，$\frac{1}{5}$、氮气难溶于水，氮气不支持燃烧且不燃烧；
（3）实验后发现气体减少的体积小于$\frac{1}{5}$，可能是装置漏气，或是未冷却至室温就打开止水夹，故填：装置漏气，未冷却至室温就打开止水夹；
（4）测定空气中氧气的体积分数利用的是压强的改变，所以若把红磷换成木炭，木炭和氧气反应又生成二氧化碳，没有改变集气瓶内的压强，达不到实验目的，改进后的装置不需要打开橡皮塞，增强了装置的气密性；
故答案为：否；木炭燃烧后生成了二氧化碳气体；增强了装置的气密性．

点评 在做测定空气中氧气的体积分数实验时选择的药品只能跟空气中的氧气反应不能跟其它物质发生反应，同时还不能产生气体．