Question

10．用来测定空气成分的方法很多，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：将集气瓶中加入少量水，将剩余容积划分为五等份，并做好标记．
第二步：点燃燃烧匙内的红磷，迅速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剩余总容积的$\frac{1}{5}$．
请回答下列问题：
（1）实验前，在集气瓶中加入少量水的目的是防止炸裂集气瓶，吸收生成的五氧化二磷．
（2）反应结束后，打开铁夹，水自动注入集气瓶的直接原因是红磷与瓶中氧气反应，瓶中气体压强变小．实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到剩余容积的$\frac{1}{5}$，你认为导致这一结果的原因可能是装置漏气或红磷的量不足（只要求写出一种原因）．
（3）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图2所示）：你认为改进后的优是装置始终密闭，空气没有逸出，实验结果准确．
（4）若将红磷换成木炭，该实验能否获得成功？否（填能或否）理由是因为木炭燃烧产生二氧化碳气体，燃烧后集气瓶与外界几乎没有压强差，因此水不可能沿导管进入集气瓶．

Answer 1

分析 只有熟悉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，才能正确解答本题．

解答 解：（1）实验前，在集气瓶中加入少量水的目的是防止炸裂集气瓶，吸收生成的五氧化二磷；
（2）反应结束后，打开铁夹，水自动注入集气瓶的直接原因是红磷与瓶中氧气反应，瓶中气体压强变小；实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到集气瓶中原空气总体积的$\frac{1}{5}$，导致这一结果的原因可能是：红磷量不足、装置气密性不好、未冷却到室温就打开止水夹、红磷中含有能燃烧生成其他气体的杂质．
（3）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图2所示），改进后的优点是：不需酒精灯点燃红磷，节约能源（或不需打开瓶塞点燃红磷造成装置漏气，实验误差小）．
（4）上述实验中的红磷不能用木炭或硫代替，原因是：木炭和硫燃烧生成的CO₂、SO₂与消耗的氧气的体积相等，木炭和硫燃烧前后集气瓶内的压强不变．
答案：
（1）防止炸裂集气瓶，吸收生成的五氧化二磷．
（2）红磷与瓶中氧气反应，瓶中气体压强变小；装置漏气或红磷的量不足
（3）装置始终密闭，空气没有逸出，实验结果准确．
（4）否；因为木炭燃烧产生二氧化碳气体，燃烧后集气瓶与外界几乎没有压强差，因此水不可能沿导管进入集气瓶．

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．