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的測定方法．實驗過程是：

第一步：將集氣瓶中加入少量水，將剩余容積劃分為五等份，并做好標記．
第二步：點燃燃燒匙內的紅磷，迅速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剩余總容積的$\frac{1}{5}$．
請回答下列問題：
（1）實驗前，在集氣瓶中加入少量水的目的是防止炸裂集氣瓶，吸收生成的五氧化二磷．
（2）反應結束后，打開鐵夾，水自動注入集氣瓶的直接原因是紅磷與瓶中氧氣反應，瓶中氣體壓強變小．實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到剩余容積的$\frac{1}{5}$，你認為導致這一結果的原因可能是裝置漏氣或紅磷的量不足（只要求寫出一種原因）．
（3）某同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示）：你認為改進后的優是裝置始終密閉，空氣沒有逸出，實驗結果準確．
（4）若將紅磷換成木炭，該實驗能否獲得成功？否（填能或否）理由是因為木炭燃燒產生二氧化碳氣體，燃燒后集氣瓶與外界幾乎沒有壓強差，因此水不可能沿導管進入集氣瓶．

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）實驗前，在集氣瓶中加入少量水的目的是防止炸裂集氣瓶，吸收生成的五氧化二磷；
（2）反應結束后，打開鐵夾，水自動注入集氣瓶的直接原因是紅磷與瓶中氧氣反應，瓶中氣體壓強變小；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．
（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）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．
答案：
（1）防止炸裂集氣瓶，吸收生成的五氧化二磷．
（2）紅磷與瓶中氧氣反應，瓶中氣體壓強變小；裝置漏氣或紅磷的量不足
（3）裝置始終密閉，空氣沒有逸出，實驗結果準確．
（4）否；因為木炭燃燒產生二氧化碳氣體，燃燒后集氣瓶與外界幾乎沒有壓強差，因此水不可能沿導管進入集氣瓶．

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．