Question

3．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文字表达式为红磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．该实验中红磷稍过量，目的是保证氧气被消耗完．红磷燃烧的现象是放出热量，产生大量白烟
（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$\frac{1}{5}$，由本实验还可以推知氮气的一条物理性质是难溶于水．
【查阅资料】
1．碳粉在空气中燃烧生成二氧化碳．
2．铁丝在空气中发生红热现象，不能燃烧．在氧气中剧烈燃烧，生成黑色固体．
（3）若将红磷换成炭粉，该实验能不能获得成功？不能理由是碳粉燃烧后生成了二氧化碳气体．若将红磷换成铁丝，该实验能不能获得成功？不能，理由是铁丝不能在空气中燃烧．

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）磷与氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷．该反应的文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．该实验中红磷稍过量，目的是：用红磷完全消耗瓶中空气里的氧气．红磷燃烧的现象是放出热量，产生大量白烟；
（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的水量约占$\frac{1}{5}$，由本实验还可以推知氮气性质有氮气难溶于水（或氮气不燃烧，也不支持燃烧）．
（3）若将红磷换成炭粉，实验可能失败，理由是：碳粉燃烧产物是二氧化碳气体，导致瓶内气体不能明显减少，气压也不会明显降低，上升水面将明显不足$\frac{1}{5}$．若将红磷换成铁丝，该实验不能获得成功，理由是铁丝不能在空气中燃烧．
故答案为：
（1）红磷+氧气 $\stackrel{点燃}{→}$ 五氧化二磷；保证氧气被消耗完； 放出热量，产生大量白烟．
（2）$\frac{1}{5}$；  难溶于水．
（3）不能；碳粉燃烧后生成了二氧化碳气体．
不能；铁丝不能在空气中燃烧．

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．