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2.學習化學離不開實驗和科學探究.
【實驗活動一】甲、乙兩位同學用圖1所示的裝置定量測定空氣中氧氣的體積分數(shù).
已知廣口瓶中空氣體積為250mL(已扣除瓶塞和瓶中水所占體積)
I.他們實驗過程如下:
(1)檢查裝置的氣密性.
(2)用彈簧夾夾住橡膠管后,將燃燒匙中紅磷在酒精燈上點燃后伸入集氣瓶中,并將導管伸入裝有l(wèi)00mL水的量筒中.
(3)過一段時間后,打開彈簧夾,等到水不再進入廣口瓶時,從量筒中取出導管,記錄量筒中剩余水的體積.
(4)甲同學記錄量筒中水的體積為55mL,乙同學記錄量筒中水的體積為44mL.
Ⅱ.仔細閱讀以上實驗過程回答下列問題:
(1)將上述實驗過程的第一步補充完整:
(2)紅磷在瓶內燃燒現(xiàn)象是紅磷燃燒,生成大量的白煙發(fā)生反應的文字或符號表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O2$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P2O5
(3)甲同學測得空氣中氧氣的體積分數(shù)為,乙同學測出的氧氣的含量偏大(填大或小).
(4)導致甲同學實驗結果的原因可能是①③.
①紅磷的量不足②實驗過程中,沒夾緊彈簧夾
③裝置未完全冷卻就打開彈簧夾④點燃紅磷后,燃燒匙伸入集氣瓶中太慢
【實驗與交流】在老師的指導下,甲乙兩位同學又重復幾次該實驗,測出了比較準確的數(shù)據(jù).
甲同學提出在不改變其他條件的情況下,能否用木炭代替紅磷做這個實驗呢?
乙同學認為不行,原因是因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體,瓶內壓強基本不變,水不倒流.
【拓展延伸】甲乙兩位同學查閱資料知道紅色的銅絲也能跟空氣中的氧氣反應生成黑色的氧化銅固體.根據(jù)此反應原理,他們猜想能否用銅絲準確測定空氣中氧氣的含量呢?
于是進行了實驗活動二,裝置如圖2.
【實驗活動二】在由兩個注射器組成的密閉系統(tǒng)內共有50mL空氣,然后給裝有銅絲的玻璃管加熱.同時交替推動兩個注射器的活塞,至玻璃管內的黑色固體較長時間內無進一步變化時停止.停止加熱,冷至室溫,讀出殘留的注射器里氣體的體積,算出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為21%.

Ⅱ.仔細閱讀以上實驗過程回答下列問題:
(1)在實驗的加熱過程中,交替緩慢推動兩個注射器的目的是使空氣中的氧氣與銅絲充分反應.寫出該反應的文字表達式銅+氧氣$\stackrel{加熱}{→}$氧化銅.
(2)從保護環(huán)境角度考慮,與用紅磷燃燒的方法相比,用加熱銅絲測空氣中氧氣含量的主要優(yōu)點是不會產生五氧化二磷,污染空氣.

分析 【實驗活動一】
(1)根據(jù)實驗前先檢查裝置的氣密性解答;
(2)根據(jù)反應物和生成物,反應條件書寫符號表達式,不需要配平;
(3)根據(jù)量筒中剩余水的體積可計算進入集氣瓶中的水的體積,然后用進入集氣瓶中水的體積除以集氣瓶的容積就是測量的氧氣的體積分數(shù).
(4)造成測得氧氣的體積分數(shù)小于五分之一的因素可以從以下四個方面考慮:①裝置是否漏氣;②紅磷的用量是否充足;③瓶內的氧氣是否耗盡;④裝置是否冷卻到室溫.造成測得氧氣的體積分數(shù)大于五分之一的因素可以從以下兩各方面考慮:①止水夾有沒有夾緊;②燃燒匙伸入是否過慢.
【實驗與交流】
【實驗與交流】根據(jù)碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體,瓶內壓強基本不變,水不倒流解答;
【實驗活動二】
(1)根據(jù)交替緩慢推動兩個注射器,能使兩個注射器內的氧氣與紅磷充分接觸,進行分析解答.
(2)根據(jù)裝置特點進行分析解答.

解答 解:【實驗活動一】
(1)實驗前先檢查裝置的氣密性;
(2)點燃的紅磷,在集氣瓶燃燒,生成大量的白煙.紅磷燃燒生成了五氧化二磷,紅磷在瓶內燃燒的文字表達式為:磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷;符號表達式為 4P+5O2$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P2O5;
(3)甲同學記錄量筒中水的體積為55mL,進入集氣瓶中的水為100mL-55mL=45mL,氧氣的體積分數(shù)可為$\frac{45mL}{250mL}$×100%=18%;
18%,乙同學記錄量筒中水的體積為44mL,氧氣的體積分數(shù)為$\frac{100mL-44mL}{250mL}$×100%=22.4%.乙同學測出的氧氣的含量偏大;
(4)導致甲同學實驗結果偏低的原因可能是紅磷過少或裝置漏氣等;導致乙同學實驗結果偏高的原因可能是 止水夾沒有夾緊,紅磷燃燒時空氣外逸或燃燒匙伸入過慢,集氣瓶中空氣外逸.
【實驗與交流】因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體,瓶內壓強基本不變,水不倒流.
【實驗活動二】
(1)交替緩慢推動兩個注射器,能使封閉空間的氧氣與銅絲充分接觸,使空氣中的氧氣與紅磷充分反應.銅和氧氣加熱,生成氧化銅,該反應的文字表達式為:銅+氧氣$\stackrel{加熱}{→}$氧化銅;
(2)從保護環(huán)境角度考慮,與用紅磷燃燒的方法相比,用加熱銅絲測空氣中氧氣含量的主要優(yōu)點是不會產生五氧化二磷,污染空氣.
故答案為:
【實驗活動一】
(1)檢查裝置的氣密性;
(2)紅磷燃燒,生成大量的白煙;磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O2$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P2O5
(3)18%,大.
(4)①③;
【實驗與交流】因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體,瓶內壓強基本不變,水不倒流.
【實驗活動二】
(1)使空氣中的氧氣與銅絲充分反應;銅+氧氣$\stackrel{加熱}{→}$氧化銅;
(2)不會產生五氧化二磷,污染空氣.

點評 本題主要考查用紅磷測定空氣里氧氣含量的實驗原理、操作步驟、實驗結論和注意事項等,培養(yǎng)了學生在做實驗時一定要有認真、嚴謹、一絲不茍的科學態(tài)度.

練習冊系列答案
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