Question

10．用來測定空氣成分的方法很多，圖1所示的是小明用紅磷在空氣中燃燒來測定氧氣在空氣中含量的方法．實驗過程是：
第一步：將集氣瓶容積劃分為五等份，并做好標記．
第二步：點燃燃燒匙內的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊．
第三步：待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，發現水被吸入集氣瓶中，進入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶中原空氣總體積的1/5．
請回答下列問題：

（1）上面的實驗同時證明了氮氣有不可燃、不助燃、比較穩定 的化學性質．
（2）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到集氣瓶中原空氣總體積的1/5，你認為導致這一結果的原因可能是（寫一條，下同）紅磷量不足；若進入集氣瓶中水的體積超過集氣瓶中原空氣總體積的1/5你認為導致這一結果的原因可能是實驗前未將橡膠管夾緊，使瓶內的部分氧氣和其它氣體在紅磷燃燒時排出．
（3）某同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示 ），你認為改進后的優點是：不需酒精燈點燃紅磷，節約能源．
（4）寫出紅磷燃燒的文字表達式（或化學方程式）：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（5）上述實驗中的紅磷不能用木炭或硫代替，原因是：木炭和硫燃燒生成的CO₂、SO₂與消耗的氧氣的體積相等，木炭和硫燃燒前后集氣瓶內的壓強不變．

Answer 1

分析 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．

解答 解：（1）上面的實驗同時證明了氮氣有不可燃、不助燃、比較穩定的化學性質．
（2）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到集氣瓶中原空氣總體積的$\frac{1}{5}$，導致這一結果的原因可能是：紅磷量不足、裝置氣密性不好、未冷卻到室溫就打開止水夾、紅磷中含有能燃燒生成其他氣體的雜質．實驗前未將橡膠管夾緊，會使瓶內的部分氧氣和其它氣體在紅磷燃燒時排出，等裝置冷卻后，使瓶內的氣壓變得更小，從而使進入瓶內水的體積超過瓶內氣體體積的$\frac{1}{5}$，
（3）某同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示），改進后的優點是：不需酒精燈點燃紅磷，節約能源（或不需打開瓶塞點燃紅磷造成裝置漏氣，實驗誤差小）．
（4）磷與氧氣在點燃條件下反應生成五氧化二磷．
該反應的文字表達式為：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（5）上述實驗中的紅磷不能用木炭或硫代替，原因是：木炭和硫燃燒生成的CO₂、SO₂與消耗的氧氣的體積相等，木炭和硫燃燒前后集氣瓶內的壓強不變．
故答案為：
（1）不可燃、不助燃、比較穩定；
（2）紅磷量不足、裝置氣密性不好、未冷卻到室溫就打開止水夾、紅磷中含有能燃燒生成其他氣體的雜質；實驗前未將橡膠管夾緊，使瓶內的部分氧氣和其它氣體在紅磷燃燒時排出；
（3）不需酒精燈點燃紅磷，節約能源（或不需打開瓶塞點燃紅磷造成裝置漏氣，實驗誤差小）
（4）磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷
（5）木炭和硫燃燒生成的CO₂、SO₂與消耗的氧氣的體積相等，木炭和硫燃燒前后集氣瓶內的壓強不變．

點評 本題主要考查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，難度稍大．