四、实验实施
1. 测定空气中氧气含量实验
| 实验操作 | 实验现象 |
| --- | --- |
| （1）用记号将集气瓶的水面上方容积划分为5等份，组装好仪器，夹紧止水夹。 | |
| （2）点燃燃烧匙中的红磷，迅速插入集气瓶中，塞好胶塞。 | |
| （3）反应停止后，待集气瓶冷却至室温，松开止水夹。 | |
2. 注意事项 & 安全提醒
（1）请在通风橱中进行实验；（2）集气瓶底部提前装好水。

1.（2） 红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量。
1.（3） 烧杯中的水倒流入集气瓶中，约占集气瓶剩余总体积的1/5。

【分析】
要解答该问题，需结合测定空气中氧气含量的实验原理分析：步骤（2）中红磷与集气瓶内氧气发生燃烧反应，会产生对应的燃烧现象；步骤（3）中红磷燃烧消耗瓶内氧气，使瓶内压强减小，冷却后松开止水夹，外界大气压会将水压入集气瓶，进入水的体积对应氧气的体积，据此可得出对应现象。
【解析】
1.（2）点燃的红磷伸入集气瓶后，与瓶内氧气反应，现象为：红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量。
1.（3）红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，瓶内压强小于外界大气压，待集气瓶冷却至室温后松开止水夹，烧杯中的水会倒流入集气瓶，且进入水的体积约占集气瓶水面上方容积的1/5。
【答案】
1.（2）红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量；1.（3）烧杯中的水倒流入集气瓶中，约占集气瓶水面上方容积的1/5。
【知识点】
空气中氧气含量测定；红磷燃烧现象
【点评】
该实验是测定空气组成的经典实验，需掌握实验步骤对应的现象，理解压强变化与水进入集气瓶的关联，需注意实验操作的关键要点（如迅速插入燃烧匙、冷却后再松开止水夹等）。
【难度系数】
0.6

五、分析与讨论
1. 根据以上实验现象，可以得出哪些实验结论？

2. 若进入集气瓶内的水体积偏小或者偏大，可能的原因有哪些？
结果偏小的原因：
结果偏大的原因：
3. 能否用蜡烛、木炭代替红磷进行实验，并说明原因？

4. 剩余气体的主要成分是什么？该成分具有哪些物理性质和化学性质？

1. 空气不是单一气体；空气中氧气约占空气体积的1/5。
2. 结果偏小的原因：①红磷量不足；②装置气密性不好；③装置未冷却至室温就打开止水夹。
结果偏大的原因：①燃着的红磷进入集气瓶的速度太慢，导致空气受热膨胀逸出；②止水夹没夹紧。
3. 不能，蜡烛、木炭燃烧会产生气体，影响实验结果。
4. 剩余气体的主要成分是氮气，该成分难溶于水，不可燃、也不助燃。

【分析】
本题围绕“测定空气中氧气含量”的实验展开，需结合实验原理、操作注意事项、药品选择要求、剩余气体性质等知识点逐一分析：1. 根据实验中红磷燃烧消耗氧气后水的进入量推导结论；2. 从装置压强变化的影响因素分析误差原因；3. 从燃烧产物状态判断药品能否替换；4. 结合空气成分及实验现象确定剩余气体并分析其性质。
【解析】
1. 实验中红磷燃烧消耗集气瓶内氧气，冷却后水进入集气瓶约占原空气体积的1/5，说明空气由多种气体组成（非单一气体），且氧气约占空气体积的1/5；
2. 结果偏小：红磷量不足无法完全消耗氧气、装置气密性不好导致外界空气进入、未冷却至室温就打开止水夹使瓶内压强未降至最低；结果偏大：红磷伸入集气瓶速度太慢使瓶内空气受热逸出、止水夹未夹紧使燃烧时空气从导管逸出；
3. 蜡烛、木炭燃烧生成二氧化碳气体，会使装置内压强变化不明显，无法准确测定氧气含量，故不能替换；
4. 空气主要成分为氮气和氧气，氧气被消耗后剩余气体主要是氮气；其物理性质为难溶于水，化学性质为不可燃、也不助燃。
【答案】
1. 空气不是单一气体；空气中氧气约占空气体积的1/5。
2. 结果偏小的原因：①红磷量不足；②装置气密性不好；③装置未冷却至室温就打开止水夹。结果偏大的原因：①燃着的红磷进入集气瓶的速度太慢，导致空气受热膨胀逸出；②止水夹没夹紧。
3. 不能，蜡烛、木炭燃烧会产生气体，影响实验结果。
4. 剩余气体的主要成分是氮气，该成分难溶于水，不可燃、也不助燃。
【知识点】
空气中氧气含量的测定、实验误差分析、氮气的性质
【点评】
本题是初中化学核心基础实验题，全面考察测定空气中氧气体积分数实验的关键知识点，涵盖结论推导、误差分析、药品选择、剩余气体性质，是学生必须熟练掌握的重点内容。
【难度系数】
0.8