Question

13．按照體積計算空氣中氧氣約占21%，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)明顯偏小．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

	顏色、狀態(tài)	熔點/℃	燃燒所需最低溫度/℃	密度/g•cm-3
紅磷	暗紅色固體	590	240	2.34
白磷	白色固體	44.1	40	1.82

②二氧化碳氣體能被氫氧化鈉溶液吸收
③在加熱的條件下銅粉能與氧氣反應生成黑色的氧化銅固體
【猜想】
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；
你還能做的猜想是集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾（寫一點即可）．
【交流與討論】
（1）寫出圖1中集氣瓶中發(fā)生反應的文字或符號表達式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）丙同學認為，用木炭代替紅磷也能完成圖1的實驗，但事先要在集氣瓶中放入一定量的氫氧化鈉溶液；

（3）他們對圖1實驗裝置進行了如圖2的改進．
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；
②通過粗銅絲來點燃玻璃管內的白磷，利用了金屬銅的導熱性；
③與圖1實驗裝置相比，圖2裝置的一個優(yōu)點是在密閉的環(huán)境中進行反應，能夠減少實驗誤差；
【探究與反思】
（1）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（左邊玻璃管上面的空氣平均分成了5等份，并標刻度線），待玻璃管冷卻、管內白色的煙幕消失，同時能觀察到左邊玻璃管中水上升到1刻度線，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白色固體．左玻璃管上端的白色固體主要成分可能是白磷．

Answer 1

分析 【猜想與假設】裝置漏氣；集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；紅磷不足等都會導致測量結果偏小，可以據(jù)此提出猜想；
【交流與討論】
（1）根據(jù)紅磷燃燒生成五氧化二磷解答；
（2）木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，二氧化碳可以和氫氧化鈉溶液反應，據(jù)此解答；
（3）①白磷的著火點低，可以較容易的發(fā)生燃燒，可以據(jù)此解答；
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：按照體積計算空氣中氧氣約占21%；
【猜想與假設】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：裝置漏氣；集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；紅磷不足等；
【交流與討論】
（1）紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，不能產生壓強差，所以水不能進入廣口瓶中而不能測定出空氣中氧氣的含量；二氧化碳可以和氫氧化鈉溶液反應，故事先要在集氣瓶中放入一定量的氫氧化鈉溶液；
（3）①白磷的著火點低，可以較容易的發(fā)生燃燒；
②銅具有較好的導熱性，所以本實驗中是利用了銅的導熱性；
③分析圖2中的裝置環(huán)保，生成的五氧化二磷有毒，不污染空氣；測量所得數(shù)據(jù)比較準確；所用試劑量少，節(jié)約藥品等；
【探究與反思】
（1）銅粉可以和氧氣反應生成黑色的氧化銅固體，所以若觀察到銅粉變黑則說明裝置殘留有氧氣，即乙同學的猜想合理；
（2）左邊玻璃管中水上升到1刻度線，根據(jù)【查閱資料】可以知道，白磷為白色或黃色固體，所以左玻璃管上端的黃色固體主要成分可能是白磷固體受熱蒸發(fā)后的附著在玻璃管上的；
故答案為：21%；
【猜想與假設】集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；
【交流與討論】
（1）4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）氫氧化鈉溶液；
（3）①白磷的著火點低，可以較容易的發(fā)生燃燒；
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）左邊玻璃管中水上升到1刻度線；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．