Question

17．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来测定氧气在空气中含量的方法．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中原空气总体积的$\frac{1}{5}$．请回答下列问题：
（1）上面的实验同时证明了氮气有不可燃、不助燃、比较稳定 的化学性质．
（2）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$\frac{1}{5}$，你认为导致这一结果的原因可能是（写一条）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）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
（4）改进后的装置如图2的优点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）
（5）写出该反应的文字表达式磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．

Answer 1

分析 空气主要是由氮气和氧气组成的；红磷在点燃条件下能和空气中的氧气反应生成五氧化二磷；氧气约占空气总体积的五分之一；如果操作不当，会影响实验结果，甚至会导致实验失败；根据实验现象可以判断物质的性质；不同的实验装置，功能不同．

解答 解：（1）上面的实验同时证明了氮气有不可燃、不助燃、比较稳定的化学性质；故填：不可燃、不助燃、比较稳定；
（2）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五分之一，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；故填：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）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；故填：；
（4）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）．故填：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）；
（5）磷与氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷．故填：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．

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．