Question

4．已知空气的主要成分是氮气和氧气，某课外活动小组设计测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图所示：
（1）红磷在集气瓶中发生反应的表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．该实验中红磷稍过量，目的是使集气瓶内的氧气尽可能被消耗．有同学在做该实验时发现实验结果偏小，你知道还有哪些原因会导致这种结果，请写出其中两种红磷不足、，装置漏气．
（2）待燃烧停止，白烟消失并冷却后，打开止水夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水量约是集气瓶体积的$\frac{1}{5}$．剩下的气体主要是氮气，该气体在空气中的体积分数约为$\frac{4}{5}$，由本实验还可以推知氮气的物理、化学性质各一种：物理性质；难溶于水化学性质不燃烧、不支持燃烧
（3）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？不能，理由是炭粉燃烧消耗氧气，同时生成二氧化碳气体，集气瓶内压强基本不变．能否用铁丝替代？理由是不能；铁丝在空气中不能燃烧．

Answer 1

分析 本题是测定空气中氧气的含量，我们常用燃烧红磷或白磷的方法，因为磷燃烧生成白色固体五氧化二磷，几乎不占空间，使得内外产生气压差，从而得到正确的结论．因此在选择可燃物时，必须考虑到：燃烧的条件；生成物的状态；不与空气中其他物质发生反应．保证本实验成功的关键是：①装置气密性好；②红磷要足量；③要冷却至室温再读数．最后根据氮气的性质进行解答．

解答 解：（1）红磷在集气瓶中燃烧生成了五氧化二磷，反应的表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．该实验中红磷稍过量，目的是使集气瓶内的氧气尽可能被消耗．有同学在做该实验时发现实验结果偏小，可能的原因是：红磷不足、装置漏气、未冷却到室温就打开弹簧夹、水停留在导气管中等．
（2）待燃烧停止，白烟消失并冷却后，打开止水夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水量约是集气瓶体积的$\frac{1}{5}$．剩下的气体主要是氮气，该气体在空气中的体积分数约为$\frac{4}{5}$，由本实验还可以推知氮气的物理、化学性质各一种：物理性质难溶于水，化学性质是不燃烧、不支持燃烧．
（3）若将红磷换成炭粉，该实验不能获得成功，理由是：炭粉燃烧消耗氧气，同时生成二氧化碳气体，集气瓶内压强基本不变；不能用铁丝替代，理由是铁丝在空气中不能燃烧．
故答为：（1）磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷，使集气瓶内的氧气尽可能被消耗；红磷不足、装置漏气、未冷却到室温就打开弹簧夹、水停留在导气管中等．
（2）$\frac{1}{5}$，氮气.$\frac{4}{5}$  难溶于水；不燃烧、不支持燃烧；
（3）不能；炭粉燃烧消耗氧气，同时生成二氧化碳气体，集气瓶内压强基本不变；不能；铁丝在空气中不能燃烧．

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．