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1.某同学设计了测定空气中氧气含量的实验,实验装置如图:
该同学的实验步骤如下:
①将集气瓶的容积分成5等份,并作好标记;
②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入红磷,将导管上的止水夹夹紧,在酒精灯上点燃红磷,并立即伸入集气瓶内,塞紧橡皮塞;
③充分反应后,待集气瓶冷却至室温,打开止水夹.
请回答下列问题:
(1)开始实验时,必须进行的操作是检查装置的气密性.
(2)该实验中红磷需稍过量,目的是使集气瓶中的氧气完全消耗.
(3)步骤②的集气瓶中的现象是生成大量的白烟,步骤③中打开止水夹后观察到的现象是烧杯中的水倒流至集气瓶,液面上升在一等分刻度处,由此可得出空气中氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$.
(4)该实验还可推知氮气难(填“易”或“难”)溶于水和其化学性质不活泼(填“活泼”或“不活泼”)的结论.
(5)若将红磷换成碳粉,该实验不能(填“能”或“不能”)成功,原因是碳粉和氧气反应又生成二氧化碳.

分析 (1)有关气体的实验先要检查装置的气密性;
(2)根据该实验注意事项分析;
(3)根据红磷的燃烧现象、反应结合压强知识分析.红磷与氧气反应生成五氧化二磷固体,消耗了瓶内的气体,压强减小,外界大气压会压着水进入集气瓶;
(4)氮气难溶于水,也不能与水发生反应;
(5)红磷不能换成碳粉.

解答 解:(1)有关气体的实验先要检查装置的气密性;
(2)实验的目的是测定空气中氧气含量,原理是消耗氧气使装置内外产生压强差,水被吸入占据氧气的空间,从而达到测定氧气的目的,红磷过量,可使集气瓶中的氧气完全消耗.
(3)点燃的红磷,在集气瓶燃烧,生成大量的白烟.红磷燃烧生成了五氧化二磷,由于红磷与氧气反应生成五氧化二磷固体,消耗了瓶内的气体,压强减小,所以,打开止水夹后观察到的现是:烧杯中的水倒流至集气瓶,液面上升在一等分刻度处;说明空气中氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$;
(4)在该实验中,剩余的气体主要是氮气,该实验可推论出氮气难溶于水和其化学性质不活泼的结论;
(5)测定空气中氧气的体积分数利用的是压强的改变,所以若把红磷换成碳粉,碳粉和氧气反应又生成二氧化碳,没有改变集气瓶内的压强,达不到实验目的.
故答案为:(1)检查装置的气密性;
(2)使集气瓶中的氧气完全消耗;
(3)生成大量的白烟;烧杯中的水倒流至集气瓶,液面上升在一等分刻度处;$\frac{1}{5}$;
(4)难;不活泼;
(5)不能;碳粉和氧气反应又生成二氧化碳.

点评 熟记用红磷测定空气里氧气含量的实验原理、操作步骤、实验现象、实验结论和注意事项是解答这类题目的基础.

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