Question

10．用來測定空氣成分的方法很多，如圖1所示的是小明用紅磷在空氣中燃燒的測定方法．實驗過程是：

第一步：將集氣瓶容積劃分為五等份，并做好標記．
第二步：點燃燃燒匙內的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊．
第三步：待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，發現水被吸入集氣瓶中，進入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總容積的$\frac{1}{5}$．
請回答下列問題：
（1）上面的實驗同時證明了氮氣有不能燃燒不助燃 的化學性質．
（2）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的$\frac{1}{5}$，你認為導致這一結果的原因可能是紅磷的量不足、或者是未等容器冷卻就打開了止水夾．（說出二點）
（3）該實驗能否將紅磷換成木炭粉，說出理由不能，碳燃燒生成物是二氧化碳氣體，瓶內氣壓不變，故不會進入水
（4）某同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示），你認為改進后的優點是：點燃紅磷后由于不需要打開瓶塞，容器的氣密性較好測量會更準確．

Answer 1

分析 （1）紅磷能在集氣瓶中燃燒，說明氧氣能助燃；剩余的氮氣不燃燒紅磷熄滅，說明氮氣不助燃也不能燃燒；
（2）紅磷量不足氧氣不能完全消耗，驗過程中瓶內空氣會受熱膨脹所以不冷卻就打開止水夾會使進入的水量變小
（3）根據碳燃燒生成物是二氧化碳氣體，瓶內氣壓不變，故不會進入水解答；
（4）圖一裝置實驗操作密封性不好，容易導致測量的數據不準確．

解答 解：（1）紅磷能燃燒說明氧氣有助燃性，熄滅說明氮氣不燃燒也不支持燃燒，水吸入后的現象證明氮氣不易溶于水，
（2）由于實驗過程中瓶內空氣會受熱膨脹所以不冷卻就打開止水夾會使進入的水量變小，紅磷量不足氧氣會不能完全耗盡，同樣會使進入水量不足，
故答案為：紅磷的量不足，或者是未等容器冷卻就打開了止水夾；
（3）測空氣中氧氣的含量主要是根據物質燃燒消耗空氣中的氣體造成氣壓減小，減小的體積就是氧氣的體積，故生成物中不能有氣體，用碳代替紅磷，碳燃燒生成物是二氧化碳氣體，瓶內氣壓不變，故不會進入水；
（4）圖二的裝置氣密性較好，實驗過程中不用打開瓶塞，結果會更準確；產生的五氧化二磷不會散到空氣中污染空氣．
故答案為：
（1）不能燃燒不助燃；
（2）紅磷的量不足，或者是未等容器冷卻就打開了止水夾；
（3）碳燃燒生成物是二氧化碳氣體，瓶內氣壓不變，故不會進入水；
（4）點燃紅磷后由于不需要打開瓶塞，容器的氣密性較好測量會更準確．

點評 消耗瓶中氧氣的方法測量空氣的成分及含量是驗證空氣成分常用的方法，要想使驗證的結果更精確需注意兩點：
①紅磷要充足；②裝置氣密性要好．