Question

我們已經知道了空氣的主要成分是氮氣和氧氣，如圖1為測定空氣中氧氣含量的實驗裝置圖．
（1）實驗時，燃燒匙里為什么要盛過量的紅磷？

為了保證將廣口瓶中的氧氣完全消耗掉

．
（2）這個實驗除了可以得出氧氣約占空氣體積的

1

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的結論外，還可以得出有關氮氣性質的哪些結論？

氮氣不溶于水；氮氣不燃燒、不支持燃燒

．
（3）同學可如圖2所示裝置粗略的測定空氣中氧氣的體積分數．圖中燒杯上方玻璃管（預先固定好）中部有一可左右滑動的活塞，其左端密封有空氣和足量白磷（白磷著火點低，約40℃），右端跟空氣相通，實驗開始前，活塞處在5cm處．可以觀察到玻璃管內開始發生的現象：白磷（足量）

放出大量的熱、產生大量的白煙

；活塞先向（填左或右）

右

移動后向（填左或右）

左

移動．實驗結束后，恢復至常溫，活塞應停在約

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cm處，據此可得出的結論是

空氣中氧氣約占總體積的五分之一

．
①燃燒匙中所盛物質能否用木炭來替代

否

，理由是

木炭燃燒生成二氧化碳是氣體，瓶內的壓強沒有明顯的改變；

．
②某位同學實驗后發現測定的氧氣含量低于21%的體積數，實驗中可能存在的原因：

紅磷的量不足

，

未冷卻到室溫就打開彈簧夾

．

Answer 1

分析：只有熟悉用白磷燃燒的方法測定空氣中氧氣含量實驗的原理、操作、現象、結論、注意事項等問題，才能作出正確的解答．測定時可以使用紅磷燃燒消耗氧氣使瓶內壓強減小的方法，磷燃燒能生成五氧化二磷，若使用木炭，由于碳燃燒生成的是二氧化碳氣體，壓強變化不大，故不能測得氧氣的含量，進行此實驗時，必須保證裝置的氣密性良好，紅磷足量，瓶子冷卻后再打開彈簧夾，否則會導致結果不準確．

解答：解：（1）實驗時，燃燒匙里要盛過量紅磷的原因是：為了保證將廣口瓶中的氧氣完全消耗掉；故答案為：（1）為了保證將廣口瓶中的氧氣完全消耗掉；
（2）這個實驗除了可以得出氧氣約占空氣體積的五分之一的結論外，還可以得出有關氮氣性質的如下結論：氮氣不溶于水；氮氣在點燃的條件下不與氧氣反應．故答案為：氮氣不溶于水；氮氣不燃燒、不支持燃燒；
（3）白磷著火點低，約40℃，100度的熱水會引燃白磷，白磷燃燒放出大量的熱、產生大量的白煙；由于白磷燃燒時放出大量的熱，使玻璃管內氣體膨脹，因此會推動活塞向右移動，實驗結束時，由于反應消耗了氧氣，恢復常溫后氣體冷縮，致使玻璃管內的氣壓小于外界的大氣壓，活塞會在壓力差的作用下向左移動，慢慢移動到4cm處停止，活塞內縮的體積就是玻璃管內空氣中氧氣的體積．通過實驗可知：玻璃管內的空氣共有5份，其中氧氣約占1份，因此空氣中氧氣約占總體積的五分之一，故答案為：放出大量的熱、產生大量的白煙；右；左；4；空氣中氧氣約占總體積的五分之一；
①使用木炭，由于碳燃燒生成的是二氧化碳氣體，壓強變化不大，故不能測得氧氣的含量，故答案為：否；木炭燃燒生成二氧化碳是氣體，瓶內的壓強沒有明顯的改變；
②進行此實驗時，必須保證裝置的氣密性良好，紅磷足量，瓶子冷卻后再打開彈簧夾，否則會導致測定的氧氣含量低于21%的體積數，故答案為：紅磷的量不足；裝置漏氣；未冷卻到室溫就打開彈簧夾．

點評：本題主要考查用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現象、結論和注意事項，難度稍大．