Question

某同學設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如下圖。

圖1                                 圖2
該同學的實驗步驟如下：
①       將1圖中的集氣瓶分為5等份，并作好標記。
②在帶橡皮塞和導管的燃燒匙內裝入足量的紅磷，將導管上的止水夾夾緊，在酒精燈上點燃紅磷，并立即伸入集氣瓶內，塞緊橡皮塞。
③充分反應后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾。請回答下列問題：
(1)該實驗中紅磷需稍過量，目的是                    ，寫出發生反應的表達式                    ，該反應的基本類型是                 。
(2)步驟③中打開止水夾后觀察到的現象是                                ，由此可得出空氣中氧氣的體積約為              ，集氣瓶中的氣體主要是氮氣，由此實驗可以推測氮氣的性質：其中物理性質是                     ，化學性質是                       。
（3）這個實驗可否用硫或者木炭來代替紅磷          （填“是”或者“否”）原因是   
                                       。
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：
                                                                            

Answer 1

（1）充分與氧氣反應 反應表達式略 化合反應
（2）水沿導管進入集氣瓶約占空氣體積的五分之一
1/5 、 難溶于水、 化學性質穩定（不燃燒、不助燃）
（3）否 、燃燒后產生氣體，壓強沒有明顯變化
節能、環保、實驗數據準確等（合理即可）

（1）實驗的目的是測定空氣中氧氣含量，原理是消耗氧氣使裝置內外產生壓強差，水被吸入占據氧氣的空間，從而達到測定氧氣的目的．紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗．
（2）紅磷與氧氣反應，生成了白煙五氧化二磷固體，所以會導致集氣瓶內壓強減小，水被壓入集氣瓶，進入的水量正好占據集氣瓶內氧氣的空間，約為集氣瓶體積的；
（3）水進入瓶內占五分之一．不再繼續進入說明氮氣不能與紅磷反應，也不能溶于水或與水反應；硫粉或炭粉盡管能與氧氣反應，除去了瓶內的氧氣，但由于反應生成了二氧化碳氣體，且反應后瓶內的氣體體積沒有減少，所以氣壓不會減小，故實驗不能測定出空氣中氧氣的含量．圖2是用凹透鏡將太陽光聚焦引燃紅磷，避免因撥出橡皮塞引燃紅磷造成氣體逸出，造成實驗誤差，同時還可避免五氧化二磷逸散到空氣中污染空氣．