Question

18．某化學興趣小組的同學按照課本的實驗裝置做“測定空氣中氧氣的體積分數(shù)”實驗（圖1），但測出的氧氣體積分數(shù)明顯小于$\frac{1}{5}$．請你參與探究：
【提出問題】造成誤差的原因是什么？如何改進課本實驗裝置？
【查閱資料】（1）著火點是指可燃物燃燒所需要的最低溫度．
（2）白磷和紅磷的組成元素、燃燒現(xiàn)象和產物均相同．
（3）銅在空氣中加熱，和氧氣反應生成黑色的氧化銅．

	顏色、狀態(tài)	熔點/℃	著火點/℃	密度/g•cm-3
紅磷	暗紅色固體	590	240	2.34
白磷	白色或黃色固體	44.1	40	1.82

【猜想與假設】
甲同學：可能是導管內原存有空氣，后來留有吸入的水，影響實驗的準確性；
乙同學：可能是瓶內殘留氣體中還有氧氣的緣故；
你還能做的猜想是紅磷不足等
【交流與討論】
（1）丙同學認為，用木炭代替紅磷，就可以消除這個現(xiàn)象，大家認為丙同學的猜想不合理，理由是木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，不能產生壓強差；
（2）他們對課本實驗裝置進行了如圖2的改進（其他儀器忽略）．
①甲同學提出應把紅磷更換為白磷，理由是白磷的著火點低，可以較容易的發(fā)生燃燒，
白磷燃燒的符號表達式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
②通過粗銅絲來點燃玻璃管內的白磷，利用了金屬銅的物理性質是導電性；
③與課本實驗裝置相比，該裝置的一個優(yōu)點是環(huán)保，生成的五氧化二磷有毒，不污染空氣；測量所得數(shù)據(jù)比較準確；所用試劑量少，節(jié)約藥品等．
【探究與反思】
（1）為驗證乙同學的猜想，將銅粉在殘余氣體中加熱，觀察到銅粉變黑，所以乙同學的猜想合理（選填“合理”或“不合理”）．
（2）大家采用改進的實驗裝置（圖2）進行實驗，待玻璃管冷卻、管內白色的煙幕消失，左管液面上升了1格，得到了較準確的數(shù)據(jù)，但又意外發(fā)現(xiàn)左玻璃管內壁上端附著黃色固體．黃色固體主要成分可能是白磷．

Answer 1

分析 【猜想與假設】根據(jù)測定空氣中氧氣體積分數(shù)的實驗原理和注意事項等提出猜想；
【交流與討論】
（1）木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，不能產生壓強差，可以據(jù)此解答；
（2）①白磷的著火點低，可以較容易的發(fā)生燃燒生成了五氧化磷分析回答；
②銅具有較好的導熱性，可以據(jù)此解答；
③在密閉的環(huán)境中進行反應，能夠減少實驗誤差，可以據(jù)此解答；
【探究與反思】
（1）銅粉可以和氧氣反應生成黑色的氧化銅固體，可以據(jù)此解答該題；
（2）①根據(jù)【查閱資料】可以知道，白磷為白色或黃色固體，可以據(jù)此解答該題；
②五氧化二磷可以溶于水后生成磷酸，所以其pH小于7，可以據(jù)此解答．

解答 解：【猜想與假設】紅磷不足，不能將氧氣全部消耗掉，會導致測量結果偏小；集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾也會導致測量結果偏小，所以我們可以提出的猜想為：紅磷不足，集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾，裝置漏氣等；
【交流與討論】
（1）木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，不能產生壓強差，所以水不能進入廣口瓶中而不能測定出空氣中氧氣的含量；
（2）①白磷的著火點低，可以較容易的發(fā)生燃燒生成了五氧化二磷，反應的化學方程式是：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
②銅具有較好的導熱性，所以本實驗中是利用了銅的導熱性；：
③分析圖2中的裝置環(huán)保，生成的五氧化二磷有毒，不污染空氣；測量所得數(shù)據(jù)比較準確；所用試劑量少，節(jié)約藥品等；
【探究與反思】
（1）銅粉可以和氧氣反應生成黑色的氧化銅固體，所以若觀察到銅粉變黑則說明裝置殘留有氧氣，即乙同學的猜想合理；
（2）根據(jù)【查閱資料】可以知道，白磷為白色或黃色固體，所以左玻璃管上端的黃色固體主要成分可能是白磷固體受熱蒸發(fā)后的附著在玻璃管上的．
故答案為：【猜想與假設】紅磷不足等；
【交流與討論】
（1）木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，不能產生壓強差；
（2）①白磷的著火點低，可以較容易的發(fā)生燃燒，4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
②導熱；
③在密閉的環(huán)境中進行反應，能夠減少實驗誤差；
【探究與反思】
（1）合理；
（2）白磷．

點評 空氣是人類寶貴的自然資源，在中考中占有重要的地位，特別是空氣中氧氣含量的測定，要注意測定原理、實驗關鍵、現(xiàn)象和結論、裝置的評價和改進等內容的考查．