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10.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将图中的集气瓶分为5等份,并作好标记.
②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷,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)该实验中红磷需稍过量,目的是使空气中的氧气全部消耗完.
(2)步骤③中打开止水夹后观察到的现象是烧杯中的水倒流入瓶内,约占瓶容积的$\frac{1}{5}$,由此可得出空气中氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$.
(3)该实验可推论出氮气难(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.
(4)若将红磷换成炭粉,该实验能否获得成功?不成功.
(5)写出红磷在氧气中燃烧的文字表达式磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷
(6)若测得氧气含量偏低的可能原因是:
①红磷量不足.
②装置漏气(或未等装置冷却就读数).

分析 (1)根据测定空气中氧气含量的要求来分析;
(2)红磷与氧气反应生成固体,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,结合实验现象分析结论;
(3)根据空气的主要成分是氮气和氧气,对比氧气和环境来具体分析氮气的性质;
(4)根据碳燃烧生成二氧化碳气体进行分析;
(5)根据反应的原理分析;
(6)从测定空气中氧气的含量实验原理去分析.

解答 解:(1)为了使集气内的氧气完全消耗完在做实验时红磷要过量,故答案为:使空气中的氧气全部消耗完;
(2)红磷消耗了空气中的氧气使集气瓶内的压强减小,在外界大气压的作用下,观察到烧杯中的水倒流入瓶内,约占瓶容积的$\frac{1}{5}$;进入集气瓶的水的体积即为被消耗的氧气体积,由此可知氧气约占空气体积分数的$\frac{1}{5}$,故答案为:烧杯中的水倒流入瓶内,约占瓶容积的$\frac{1}{5}$;$\frac{1}{5}$;
(3)空气的主要成分是氮气和氧气,所以实验结束后,瓶内剩余$\frac{4}{5}$的气体主要是氮气,瓶内剩余气体的物理性质主要:难溶于水,化学性质是:不支持燃烧,不活泼;
故答案为:难;不活波;
(4)不能用炭粉代替红磷,这是因为炭粉燃烧生成二氧化碳气体,会导致水无法进入集气瓶,从而导致无法测定空气中氧气的含量;故答案为:不成功;
(5)磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷;故填:磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷;
(6)测定空气中氧气的含量实验原理:利用红磷燃烧消耗空气中的氧气,使左边集气瓶内气体体积变小,压强变小,从而在外部大气压的作用下使烧杯内的水进入集气瓶,通过测量进入集气瓶中水的量来确定空气中氧气的体积分数.如果所用红磷的量不足,造成瓶内空气中的氧气没有完全被消耗,所以会使所测得的氧气的体积分数偏小;如果装置漏气,则形成的压强差会从漏气的地方进入空气,也会导致进入集气瓶的水的量偏小,即测得氧气的体积分数偏小,未等装置冷却就读数导致进入的水也会偏少;故答案为:红磷的量不足或装置漏气等.故答案为:红磷量不足;装置漏气(或未等装置冷却就读数).

点评 本题主要考查用红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项,难度稍大.

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(2)若用氯酸钾制取氧气时,所选用的发生装置是A(填字母序号,下同),收集装置是C或F,该反应的符号表达式为2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑.
(3)若用C装置收集氧气,正确的操作顺序为bac(填编号).
a.将导管伸入集气瓶口,让气体进入瓶中
b.将装满水的集气瓶倒置在水槽中
c.当气体收集满时,用毛玻璃片盖住瓶口,将集气瓶移出水面正放置于桌面
(4)选用B装置来制取氧气时,小明是“将二氧化锰加入装有过氧化氢溶液的锥形瓶中”,小亮是“把过氧化氢溶液缓缓加入盛有少量二氧化锰的锥形瓶中”,为得到平稳的氧气流,小亮(填小明或小亮) 的操作更好,该反应的符号表达式为2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑.实验结束后,若要分离出二氧化锰,可将残留物经过滤、洗涤、干燥.过滤操作时,需将圆形滤纸折叠.下列滤纸折叠过程图示中,正确的是甲(选填“甲”或“乙”).
甲:A→B→C       乙:A→B→D

在过滤操作中玻璃棒的作用是引流.若滤液仍浑浊,下列可能的原因有ACD.
A.滤纸破了                           B.滤纸没有紧靠漏斗内壁
C.承接滤液的烧杯没洗干净             D.漏斗中液体的液面高于滤纸边缘
(5)有同学发现,不慎将高锰酸钾粘到了手上,会留下一时洗不掉的褐色斑痕.老师说,这是高锰酸钾氧化作用对皮肤的腐蚀所致.针对这个案例,在实验前你想提醒同学们注意的是避免药品与皮肤直接接触等(合理均可).

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