Question

【題目】圖1是課本上“空氣中氧氣含量測定”的實驗裝置。在實際使用中，經常出現實驗結果偏小的情況，原因可能是_________（答一條）。某化學探究性學習小組對“空氣中氧氣含量測定”的實驗進行了改進。

（查閱資料）

白磷和紅磷組成元素相同。白磷燃燒所需的最低溫度是40℃，而紅磷需要240℃。

（設計實驗）

實驗裝置如圖2所示。

（實驗步驟）

①待白磷燃燒完畢，將集氣瓶稍加振蕩，白煙消失。

②迅速將預熱過的玻璃棒按下與白磷接觸，觀察到白磷燃燒。

③在集氣瓶里裝入適量a體積的水，燃燒匙里放一塊白磷，在酒精燈上把玻璃棒下端加熱后，立刻將集氣瓶上的三孔膠塞塞緊。

④根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數。

⑤如圖2所示連接儀器，檢查________。

⑥待集氣瓶完全冷卻至室溫，打開止水夾，量出集氣瓶中水的體積為b，整個集氣瓶的體積為c。

根據以上實驗信息，回答下列有關問題：

（1）正確的實驗順序是________（填序號）；

（2）若實驗非常成功，請寫出a、b、c三個數據應滿足的一個等式關系__________；

（3）藥品中白磷的用量應保證足量，其目的是__________。

（實驗拓展）

另一個探究小組設計了另一個改進裝置，如圖3所示。其中A是圓筒狀玻璃容器（帶密封蓋），上面標有以厘米為單位的刻度，B是帶刻度的敞口玻璃管（其他輔助裝置略）。將過量的銅粉平鋪在惰性電熱板上，蓋緊密封蓋。通電加熱銅粉，充分反應后，待冷卻到原來的狀態(tài)，調整B的高度使容器A、B中的液面保持相平，記錄液面刻度。（注：A容器內固態(tài)物質所占的體積忽略不計）

（4）寫出該實驗的原理__________（寫出相關反應表達式）；

（5）此改進裝置對比課本上的實驗裝置，優(yōu)點是________（答一條即可）；

（6）操作過程中，調整B的高度使容器A、B中的液面保持相平的目的是_________。

Answer 1

【答案】裝置氣密性差（合理即可） 裝置氣密性 ⑤③②①⑥④ c+4a=5b 將瓶內氧氣充分消耗完 誤差更小 確保兩容積內的壓強相同，減小實驗誤差

【解析】

紅磷測定空氣中氧氣含量實驗中，通過水進入的體積得出氧氣的含量，當出現實驗結果偏小的原因可能是：①裝置氣密性差，反應結束后又有空氣進入；②紅磷量不足，氧氣不能耗盡；③未待裝置冷卻至室溫就打開止水夾，瓶內氣體體積受熱膨脹；④導管內可能有少量水殘留。

（1）若用圖2裝置進行實驗，則需要首先檢查裝置氣密性，然后加入藥品，接著利用預熱的玻璃棒引燃白磷，待反應完全后裝置冷卻至室溫，打開止水夾，記錄數據，計算出氧氣的含量，因此正確的實驗順序應該是⑤③②①⑥④，步驟⑤中連接好儀器后，檢查裝置氣密性，保證實驗的成功。

（2）氧氣的含量約占空氣的五分之一，因此進入到瓶內的水的體積也應該是占等分的五分之一，由此有。

（3）若白磷量不足，則瓶內的氧氣無法被耗盡，會導致測得是結果比實際偏小，過量的目的就是將氧氣充分消耗掉。

（4）該反應利用給銅粉加熱，消耗氧氣，原理是：。

（5）紅磷燃燒時當氧氣濃度降低到某一點時就會熄滅，因此有誤差，而本改良實驗中銅粉會一直與氧氣反應，將氧氣徹底耗盡，并且不產生污染物，優(yōu)點是：誤差更小、對環(huán)境無污染。

（6）只有當AB中的液面相平時，才能確保兩容積內的壓強相同，讀出來的數據才準確。