Question

10．某興趣小組設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，甲同學實驗裝置（如圖1所示）．該同學的實驗步驟如下：①將圖中的集氣瓶水面以上容積分為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，目的是使瓶內氧氣完全反應；
（2）步驟②集氣瓶中的現象是產生大量白煙，放出熱量，其反應的文字表達式為紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；該同學實驗后發(fā)現測得的氧氣體積分數小于 $\frac{1}{5}$，請你幫該同學分析造成這種結果的可能原因（答兩點）①紅磷量不足②未等冷卻到室溫就打開止水夾等；
（3）乙同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示 ），你認為改進后的優(yōu)點是：裝置氣密性更好，實驗結果更準確；
（4）該實驗可推論出氮氣易（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；
（5）請說出氮氣的一條用途做食品保護氣．

Answer 1

分析 （1）依據紅磷能與空氣中的氧氣反應生成五氧化二磷，五氧化二磷是一種固體進行分析；
（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；
如果操作不當，會影響實驗結果，甚至會導致實驗失�。�只有熟悉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，才能正確解答本題．
（3）根據裝置特點分析優(yōu)點；
（4）根據實驗現象分析氮氣的性質；
（5）根據氮氣的用途解答．

解答 解：（1）為了使集氣內的氧氣完全消耗完在做實驗時紅磷要過量；
（2）紅磷消耗了空氣中的氧氣使集氣瓶內的壓強減��；因為進入水的體積約為容積的$\frac{1}{5}$，該反應的文字表達式是紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷，
裝置漏氣最終會使瓶內氣體減少的少，水倒流入瓶內的就少；紅磷量不足，沒有將氧氣完全消耗；沒有冷卻到室溫就打開止水夾，瓶內氣壓比室溫下偏大，水倒流入瓶內的就少，這樣都會使進入集氣瓶的水不足容積的五分之一；
（3）乙同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示 ），你認為改進后的優(yōu)點是：裝置氣密性更好，實驗結果更準確；
（4）剩余的氣體主要是氮氣，水進入瓶內占五分之一，不再繼續(xù)進入說明氮氣不能與紅磷反應，也不能溶于水或與水反應；
（5）氮氣化學性質穩(wěn)定，可以做食品保護氣．
答案：
（1）使瓶內氧氣完全反應（合理即可）；
（2）產生大量白煙，放出熱量；紅磷+氧氣 $\stackrel{點燃}{→}$ 五氧化二磷；紅磷量不足；未等冷卻到室溫就打開止水夾等（合理即可）
（3）裝置氣密性更好，實驗結果更準確；
（4）難； 不活潑
（5）做食品保護氣（合理即可）

點評 在做測定空氣中氧氣的體積分數實驗時選擇的藥品只能跟空氣中的氧氣反應不能跟其它物質發(fā)生反應，同時還不能產生氣體．