Question

11．在“空氣中氧氣含量的測定”實驗探究中，小涵設(shè)計了如下實驗方案：在燃燒匙內(nèi)盛過量紅磷，點燃后立即插入集氣瓶內(nèi)，塞緊橡皮塞，待紅磷火焰熄滅，集氣瓶冷卻至室溫，打開鐵夾，水注入集氣瓶．（實驗裝置如圖1所示）回答下列問題：

（1）該反應(yīng)的文字表達(dá)式是磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（2）小涵用上述實驗裝置測定的結(jié)果是：空氣中氧氣含量與正常值有較明顯的偏差，其操作上的原因可能是（要求答出兩種）：
①裝置氣密性不好；②紅磷量不足
（3）小盈也設(shè)計了一個實驗方案，裝置和操作同上，只不過用木炭代替紅磷．當(dāng)木炭停止燃燒，集氣瓶冷卻至室溫，打開鐵夾后，水能否進(jìn)入集氣瓶？為什么？
（4）若仍然用木炭代替紅磷，小盈的實驗方案應(yīng)作何改進(jìn)，才能保證實驗成功？（只需答出實驗方案中須改進(jìn)的地方）
（5）而小淳同學(xué)更是對實驗裝置進(jìn)行了大膽的改造，設(shè)計了如圖2所示的裝置．請根據(jù)圖示實驗回答下列問題：
①閉合電源開關(guān)，可以觀察到白磷燃燒，產(chǎn)生白煙．
②裝置冷卻到室溫時，可觀察到U型管內(nèi)左側(cè)液面上升到刻度1處．
③通過這個實驗得出結(jié)論：氧氣約占空氣體積的五分之一．
④此實驗還可推知反應(yīng)后剩余氣體的兩點性質(zhì)是：不溶于水、不支持燃燒．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)紅磷燃燒的反應(yīng)原理書寫表達(dá)式；
（2）造成實驗結(jié)果不準(zhǔn)確的原因可從是否進(jìn)入空氣和氧氣是否被全部消耗等方面分析；
（3）用其他試劑代替紅磷時，不應(yīng)生成氣體，會影響實驗結(jié)果；
（4）為了保證實驗結(jié)果，生成的氣體要吸收，吸收二氧化碳可用氫氧化鈉溶液；
（5）白磷的化學(xué)性質(zhì)與紅磷相似：在空氣中能燃燒，發(fā)出黃光，產(chǎn)生大量白煙；白磷燃燒消耗氧氣，故U型管內(nèi)的氣壓減小，液面上升；又因為氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$，故上升至1刻度處；同時說明了剩余氣體不溶于水或不易溶于水，剩余白磷不再燃燒，說明剩余氣體不支持燃燒．

解答 解：（1）磷與氧氣在點燃的條件下反應(yīng)生成五氧化二磷，故反應(yīng)的文字表達(dá)式是：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）保證本實驗成功的關(guān)鍵是：裝置氣密性要好；紅磷要足量；要冷卻到室溫再讀數(shù)．故答案為：裝置氣密性不好；紅磷量不足；
（3）木炭燃燒生成的二氧化碳與消耗的氧氣的體積相等，燃燒前后集氣瓶內(nèi)的壓強(qiáng)不變，所以當(dāng)木炭停止燃燒，集氣瓶冷卻至室溫，打開鐵夾后，水不能進(jìn)入集氣瓶；故填：不能，木炭燃燒生成的二氧化碳與消耗的氧氣的體積相等，燃燒前后集氣瓶內(nèi)的壓強(qiáng)不變．
（4）為了保證實驗結(jié)果，生成的氣體要吸收，吸收二氧化碳可用氫氧化鈉溶液；
故答案為：在集氣瓶內(nèi)壁預(yù)先涂一層氫氧化鈉溶液；或在瓶塞上插入吸有氫氧化鈉溶液的膠頭滴管，在打開鐵夾前，將滴管中的氫氧化鈉溶液注入集氣瓶中；
（5）①閉合電源開關(guān)，電熱絲發(fā)熱，當(dāng)達(dá)到白磷的燃點時，白磷燃燒，產(chǎn)生白煙； ②裝置冷卻到室溫時，可觀察到U型管內(nèi)左側(cè)液面上升到刻度1處；
③通過這個實驗得出的結(jié)論是：氧氣約占空氣體積的五分之一；④此實驗還可推知反應(yīng)后剩余氣體的性質(zhì)有：不溶于水也不支持燃燒．
故答案為：
（1）磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）裝置氣密性不好；紅磷量不足．
（3）不能，木炭燃燒生成的二氧化碳與消耗的氧氣的體積相等，燃燒前后集氣瓶內(nèi)的壓強(qiáng)不變．
（4）在集氣瓶內(nèi)壁預(yù)先涂一層氫氧化鈉溶液；或在瓶塞上插入吸有氫氧化鈉溶液的膠頭滴管，在打開鐵夾前，將滴管中的氫氧化鈉溶液注入集氣瓶中；
（5）①燃燒，產(chǎn)生白煙；②上升到刻度1處；③氧氣約占空氣體積的五分之一；④不溶于水；不支持燃燒．

點評 本題主要考查用白磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項，難度稍大，需學(xué)生結(jié)合課本知識仔細(xì)推敲．