Question

11．某同學在學習了拉瓦錫測空氣中氧氣含量的測定方法后，自己設計如圖所示的裝置，用來測空氣中氧氣的含量．該同學的實驗步驟如下：
（1）將圖中的集氣瓶分為5等份，并做好標記；
（2）將導管上的止水夾夾緊，在酒精燈上點燃紅磷，并立即伸入瓶內，塞緊橡皮塞；
（3）充分反應后，冷卻到室溫，打開止水夾．
請回答下列問題：
①該實驗中紅磷需稍過量，目的是完全消耗完集氣瓶內的氧氣．
②步驟（3）中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是水倒吸到瓶中，接近1/5刻度線處．由此可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為21%．
③該實驗可推論出氮氣難（填“難”或“易”）溶于水和其化學性質不活潑（填“活潑”或“不活潑”）的結論．
④實驗中最終氣體減少的體積常常小于拉瓦錫測定的$\frac{1}{5}$，從裝置和操作的失誤分析，其原因可能是紅磷量不足（或未完全冷卻至室溫等）．（寫一點即可）．

Answer 1

分析 利用紅磷能與氧氣反應而不與空氣中其它氣體成分發(fā)生反應，經過過量紅磷的完全燃燒使瓶內空氣中氧氣完全消耗而使氣體體積減小，打開橡皮塞后進行瓶內水的體積即燃燒所消耗氧氣的體積，從而測定出空氣中氧氣所占體積比．該實驗也說明了氮氣不易溶于水、不與紅磷反應等，實驗中若冷卻不充分或紅磷量不足等等都可能導致所測得氣體體積小于$\frac{1}{5}$．

解答 解：
①實驗中紅磷需稍過量，可確�？諝庵醒鯕馔耆�反應，以精準測定氧氣的體積；
②充分反應后，冷卻到室溫，打開止水夾，瓶內氣體的減少而使壓強減小，燒杯中水進行瓶中補充氧氣所占的體積，即進行水的體積為原來氧氣的體積；由此可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為21%；
③瓶內剩余氣體主要為氮氣，進行的水體積只占瓶容積的$\frac{1}{5}$，可判斷剩余的氮氣不易溶于水，紅磷也不能與氮氣發(fā)生反應，可判斷氮氣化學性質不活潑；
④如果紅磷量不足而不能完全消耗氧氣，燃燒后未完全冷卻而剩余氣體仍膨脹等，會出現(xiàn)最終氣體減少的體積小于$\frac{1}{5}$；
答案：
①完全消耗完集氣瓶內的氧氣；
②水倒吸到瓶中，接近1/5刻度線處；    21%；
③難；不活潑：
④紅磷量不足（或未完全冷卻至室溫等）；

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(xiàn)象、結論和注意事項，難度稍大．