Question

10．用来测定空气成分的方法很多，如图1所示的是小明用红磷在空气中燃烧的测定方法．实验过程是：

第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记．
第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧．
第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的$\frac{1}{5}$．
请回答下列问题：
（1）上面的实验同时证明了氮气有不能燃烧不助燃 的化学性质．
（2）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的$\frac{1}{5}$，你认为导致这一结果的原因可能是红磷的量不足、或者是未等容器冷却就打开了止水夹．（说出二点）
（3）该实验能否将红磷换成木炭粉，说出理由不能，碳燃烧生成物是二氧化碳气体，瓶内气压不变，故不会进入水
（4）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图2所示），你认为改进后的优点是：点燃红磷后由于不需要打开瓶塞，容器的气密性较好测量会更准确．

Answer 1

分析 （1）红磷能在集气瓶中燃烧，说明氧气能助燃；剩余的氮气不燃烧红磷熄灭，说明氮气不助燃也不能燃烧；
（2）红磷量不足氧气不能完全消耗，验过程中瓶内空气会受热膨胀所以不冷却就打开止水夹会使进入的水量变小
（3）根据碳燃烧生成物是二氧化碳气体，瓶内气压不变，故不会进入水解答；
（4）图一装置实验操作密封性不好，容易导致测量的数据不准确．

解答 解：（1）红磷能燃烧说明氧气有助燃性，熄灭说明氮气不燃烧也不支持燃烧，水吸入后的现象证明氮气不易溶于水，
（2）由于实验过程中瓶内空气会受热膨胀所以不冷却就打开止水夹会使进入的水量变小，红磷量不足氧气会不能完全耗尽，同样会使进入水量不足，
故答案为：红磷的量不足，或者是未等容器冷却就打开了止水夹；
（3）测空气中氧气的含量主要是根据物质燃烧消耗空气中的气体造成气压减小，减小的体积就是氧气的体积，故生成物中不能有气体，用碳代替红磷，碳燃烧生成物是二氧化碳气体，瓶内气压不变，故不会进入水；
（4）图二的装置气密性较好，实验过程中不用打开瓶塞，结果会更准确；产生的五氧化二磷不会散到空气中污染空气．
故答案为：
（1）不能燃烧不助燃；
（2）红磷的量不足，或者是未等容器冷却就打开了止水夹；
（3）碳燃烧生成物是二氧化碳气体，瓶内气压不变，故不会进入水；
（4）点燃红磷后由于不需要打开瓶塞，容器的气密性较好测量会更准确．

点评 消耗瓶中氧气的方法测量空气的成分及含量是验证空气成分常用的方法，要想使验证的结果更精确需注意两点：
①红磷要充足；②装置气密性要好．