Question

7．使用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量

（1）寫出紅磷在空氣中燃燒的文字表達(dá)式磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷
（2）在集氣瓶中加入少量水，并將水面上方空間分成5等份，如圖1裝置所示．待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察到燒杯中的水進(jìn)入集氣瓶，瓶內(nèi)水面最終上升約至1刻度處．由此可知氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$．
（3）實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)測定空氣中氧氣含量偏低，造成這種結(jié)果的可能原因是：紅磷的量不足；沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾（填兩種即可）．
（4）用碳替代紅磷，完成上述實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)集氣瓶內(nèi)沒有吸入水，其原因是碳燃燒產(chǎn)生的二氧化碳取代了氧氣占據(jù)的空間，瓶內(nèi)壓強(qiáng)不變
（5）用該裝置測量空氣的組成在操作上會有一定的誤差，例如左邊的瓶塞若不及時塞進(jìn)則會影響測量結(jié)果．為了避免這一影響，上述裝置應(yīng)如何改進(jìn)？
（6）上述測量空氣成分的實(shí)驗(yàn)裝置雖然簡單易行，但是有一個重大缺陷是生成物污染空氣，且容器容積較大，測定結(jié)果誤差較大，因此在老師的指導(dǎo)下講實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為如圖2所示的裝置，該裝置中添加注射器的作用是通過推拉注射器的活塞，能使裝置中的氧氣與銅粉充分發(fā)生反應(yīng)．

Answer 1

分析 （1）首先根據(jù)反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，根據(jù)文字表達(dá)式的書寫方法、步驟進(jìn)行書寫即可；
（2）根據(jù)紅磷與氧氣反應(yīng)生成固體五氧化二磷，瓶內(nèi)氧氣消耗，壓強(qiáng)降低，在外界大氣壓的作用下，水進(jìn)入集氣瓶進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)進(jìn)行解答；
（4）碳燃燒生成二氧化碳?xì)怏w；
（5）可用著火點(diǎn)較低的白磷來代替紅磷；
（6）根據(jù)反應(yīng)的容器大小以及需要的藥品來分析．

解答 解：（1）紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷，反應(yīng)的文字表達(dá)式為：磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷．故填：磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；
（2）紅磷與氧氣反應(yīng)生成固體五氧化二磷，瓶內(nèi)氧氣消耗，壓強(qiáng)降低，在外界大氣壓的作用下，水進(jìn)入集氣瓶，所以待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察到燒杯中的水進(jìn)入集氣瓶，瓶內(nèi)水面最終上升約至1刻度處．由此可知氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$；故填：$\frac{1}{5}$；
（3）實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)測定空氣中氧氣含量偏低，造成這種結(jié)果的可能原因是紅磷的量不足或沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾．故填：紅磷的量不足；沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾；
（4）如果用碳替代紅磷，碳燃燒產(chǎn)生的二氧化碳取代了氧氣占據(jù)的空間，瓶內(nèi)壓強(qiáng)不變，會導(dǎo)致集氣瓶內(nèi)并沒有吸入水．
故填：碳燃燒產(chǎn)生的二氧化碳取代了氧氣占據(jù)的空間，瓶內(nèi)壓強(qiáng)不變；
（5）可用著火點(diǎn)較低的白磷來代替紅磷，不用打開瓶塞，利用放大鏡的聚光效果可引燃白磷；故填：用白磷來代替紅磷；
（6）該實(shí)驗(yàn)探究在容積較小的容器內(nèi)進(jìn)行時，測定結(jié)果越精確，圖1裝置容積較大，且生成物五氧化二磷會對環(huán)境造成污染，改用圖2所示裝置，容積較小，測定結(jié)果比較精確，誤差較小，銅與氧氣的反應(yīng)產(chǎn)物是氧化銅，不會對環(huán)境造成污染，圖2中通過推拉注射器的活塞，能使裝置中的氧氣與銅粉充分發(fā)生反應(yīng)．故填：生成物污染空氣，且容器容積較大，測定結(jié)果誤差較大；通過推拉注射器的活塞，能使裝置中的氧氣與銅粉充分發(fā)生反應(yīng)．

點(diǎn)評 本題主要考查用紅磷測定空氣組成的實(shí)驗(yàn)原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項(xiàng)，難度稍大．