Question

6．某同學設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖1．該同學的實驗步驟如下：

①將圖中的集氣瓶分為5等份，并作好標記．
②在帶橡皮塞和導管的燃燒匙內裝入足量的紅磷，將導管上的止水夾夾緊，在酒精燈上點燃紅磷，并立即
伸入集氣瓶內，塞緊橡皮塞．
③充分反應后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾．
請回答下列問題：
（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是把集氣瓶中的氧氣耗盡．
（2）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是紅磷燃燒，發(fā)黃光、冒白煙，生成一種白色固體，其反應的文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；步驟③中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是燒杯中的水進入集氣瓶，約占集氣瓶容積的五分之一，由此可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為氧氣約占空氣體積的五分之一．
（3）該實驗可推論出氮氣難（填“易”或“難”）溶于水和其化學性質不活潑（填“活潑”或“不活潑”）的結論．
（4）若將紅磷換成炭粉，該實驗能否獲得成功？為什么？不能成功，原因是炭粉燃燒生成二氧化碳氣體．
（5）圖2所示是木炭在氧氣中燃燒的實驗操作，試回答下列問題：
做木炭在氧氣中燃燒的實驗時，如果一開始就把紅熱的木炭很快地插入盛氧氣的集氣瓶下部，會出現(xiàn)的后果是一會兒就會熄滅，正確的操作應是從上到下慢慢插入；C圖中，木炭在氧氣中燃燒發(fā)生的現(xiàn)象是發(fā)出白光、放出熱量；燃燒停止后，取出坩堝鉗，往集氣瓶里加入少量的澄清石灰水，振蕩，發(fā)生的現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁．
（6）做鐵絲在氧氣中燃燒的實驗時，把鐵絲繞成螺旋狀，前端系一根火柴，其作用是引燃鐵絲，實驗中可觀察到的現(xiàn)象是鐵絲劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成一種黑色的固體；集氣瓶里預先要裝入少量的細沙或水，原因是以防高溫生成物濺落炸裂瓶底；寫出這一反應的文字表達式鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵．
（7）由此我還想到了下列物質反應的文字表達式：
鐵+氧氣：鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵；硫+氧氣：硫+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$二氧化硫它們都和氧氣發(fā)生了反應，所以屬于氧化反應，還屬于化合反應．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的注意事項來分析；
（2）紅磷與氧氣反應生成固體，消耗了瓶內的氣體，壓強減小，外界大氣壓會壓著水進入集氣瓶；
（3）據(jù)實驗現(xiàn)象推測氮氣的性質；
（4）碳燃燒生成二氧化碳氣體；
（5）根據(jù)木炭在氧氣中燃燒的注意事項、現(xiàn)象、生成物的性質及注意事項分析有關的問題．二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁．
（6）由鐵絲在氧氣中燃燒的實驗的現(xiàn)象、注意事項進行分析解答．
（7）根據(jù)文字表達式的寫法以及反應類型的判斷依據(jù)來分析．

解答 解：（1）為了把集氣瓶中的氧氣耗盡，使實驗結果更準確，紅磷應該過量．故填：把集氣瓶中的氧氣耗盡．
（2）紅磷與氧氣反應，生成了白煙五氧化二磷固體，所以會導致集氣瓶內壓強減小，水被壓入集氣瓶，進入的水量正好占據(jù)集氣瓶內氧氣的空間，約為集氣瓶容積的五分之一，由此可以得出：氧氣約占空氣體積的五分之一這一結論；故填：紅磷燃燒，發(fā)黃光、冒白煙，生成一種白色固體；磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；燒杯中的水進入集氣瓶，約占集氣瓶容積的五分之一；氧氣約占空氣體積的五分之一；
（3）瓶中氧氣被耗盡后，剩余氣體主要是氮氣，集氣瓶中的水約占集氣瓶容積的五分之一，說明氮氣難溶于水；化學性質穩(wěn)定；故填：難；不活潑；
（4）不能用炭粉代替紅磷，這是因為炭粉燃燒生成二氧化碳氣體，會導致水無法進入集氣瓶，從而導致無法測定空氣中氧氣的含量．故填：不能；炭粉燃燒生成二氧化碳氣體；
（5）做木炭在氧氣中燃燒的實驗時，如果一開始就把紅熱的木炭很快地插入盛氧氣的集氣瓶下部，由于木炭燃燒放出大量的熱會使氧氣體積膨脹，從瓶口逸出，會出現(xiàn)的后果是：一會兒就會熄滅，正確的操作應是：從上到下慢慢插入；木炭在氧氣中燃燒發(fā)生的現(xiàn)象是：發(fā)出白光、放出熱量；由于木炭燃燒生成了二氧化碳能與氫氧壺蓋反應生成了碳酸鈣沉淀．所以，燃燒停止后，取出坩堝鉗，往集氣瓶里加入少量的澄清石灰水，振蕩，發(fā)生的現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁．
故答為：一會兒就會熄滅；從上到下慢慢插入；發(fā)出白光、放出熱量；澄清石灰水變渾濁．
（6）細鐵絲一段系一根火柴的目的是引燃鐵絲；鐵絲在氧氣中燃燒，反應中觀察到的實驗現(xiàn)象是鐵絲劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成一種黑色的固體；集氣瓶底預先鋪上一層細沙或少量的水，防止生成物落下來炸裂集氣瓶；該反應的文字表達式是鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵．故填：引燃鐵絲；鐵絲劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成一種黑色的固體；以防高溫生成物濺落炸裂瓶底；鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵；
（7）鐵與氧氣在點燃的條件下反應生成四氧化三鐵；硫與氧氣反應生成二氧化硫，二者均屬于兩種物質反應生成一種物質的化合反應，也是物質與氧氣發(fā)生的反應，屬于氧化反應．故填：鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵；硫+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$二氧化硫；氧化；化合．

點評 選擇消耗氧氣的物質時，該物質應該只能夠和空氣中的氧氣反應，并且生成物是固體．