Question

2．學(xué)習(xí)化學(xué)離不開實驗和科學(xué)探究．
【實驗活動一】甲、乙兩位同學(xué)用圖1所示的裝置定量測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?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(diǎn)燃后伸入集氣瓶中，并將導(dǎo)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(jìn)入廣口瓶時，從量筒中取出導(dǎo)管，記錄量筒中剩余水的體積．
（4）甲同學(xué)記錄量筒中水的體積為55mL，乙同學(xué)記錄量筒中水的體積為44mL．
Ⅱ．仔細(xì)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(bǔ)充完整：
（2）紅磷在瓶內(nèi)燃燒現(xiàn)象是紅磷燃燒，生成大量的白煙發(fā)生反應(yīng)的文字或符號表達(dá)式為磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（3）甲同學(xué)測得空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為，乙同學(xué)測出的氧氣的含量偏大（填大或�。�．
（4）導(dǎo)致甲同學(xué)實驗結(jié)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(diǎn)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(dǎo)下，甲乙兩位同學(xué)又重復(fù)幾次該實驗，測出了比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)．
甲同學(xué)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?zāi)兀?br />乙同學(xué)認(rèn)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(nèi)壓強(qiáng)基本不變，水不倒流．
【拓展延伸】甲乙兩位同學(xué)查閱資料知道紅色的銅絲也能跟空氣中的氧氣反應(yīng)生成黑色的氧化銅固體．根據(jù)此反應(yīng)原理，他們猜想能否用銅絲準(zhǔn)確測定空氣中氧氣的含量呢？
于是進(jìn)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(nèi)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(nèi)的黑色固體較長時間內(nèi)無進(jìn)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?jǐn)?shù)約為21%．

Ⅱ．仔細(xì)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(yīng)．寫出該反應(yīng)的文字表達(dá)式銅+氧氣$\stackrel{加熱}{→}$氧化銅．
（2）從保護(hù)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(diǎn)是不會產(chǎn)生五氧化二磷，污染空氣．

Answer 1

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(yīng)物和生成物，反應(yīng)條件書寫符號表達(dá)式，不需要配平；
（3）根據(jù)量筒中剩余水的體積可計算進(jìn)入集氣瓶中的水的體積，然后用進(jìn)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?jǐn)?shù)．
（4）造成測得氧氣的體積分?jǐn)?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(nèi)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?jǐn)?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(nèi)壓強(qiáng)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(nèi)的氧氣與紅磷充分接觸，進(jìn)行分析解答．
（2）根據(jù)裝置特點(diǎn)進(jìn)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(diǎn)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(nèi)燃燒的文字表達(dá)式為：磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；符號表達(dá)式為 4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（3）甲同學(xué)記錄量筒中水的體積為55mL，進(jìn)入集氣瓶中的水為100mL-55mL=45mL，氧氣的體積分?jǐn)?shù)可為$\frac{45mL}{250mL}$×100%=18%；
18%，乙同學(xué)記錄量筒中水的體積為44mL，氧氣的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{100mL-44mL}{250mL}$×100%=22.4%．乙同學(xué)測出的氧氣的含量偏大；
（4）導(dǎo)致甲同學(xué)實驗結(jié)果偏低的原因可能是紅磷過少或裝置漏氣等；導(dǎo)致乙同學(xué)實驗結(jié)果偏高的原因可能是 止水夾沒有夾緊，紅磷燃燒時空氣外逸或燃燒匙伸入過慢，集氣瓶中空氣外逸．
【實驗與交流】因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內(nèi)壓強(qiáng)基本不變，水不倒流．
【實驗活動二】
（1）交替緩慢推動兩個注射器，能使封閉空間的氧氣與銅絲充分接觸，使空氣中的氧氣與紅磷充分反應(yīng)．銅和氧氣加熱，生成氧化銅，該反應(yīng)的文字表達(dá)式為：銅+氧氣$\stackrel{加熱}{→}$氧化銅；
（2）從保護(hù)環(huán)境角度考慮，與用紅磷燃燒的方法相比，用加熱銅絲測空氣中氧氣含量的主要優(yōu)點(diǎn)是不會產(chǎn)生五氧化二磷，污染空氣．
故答案為：
【實驗活動一】
（1）檢查裝置的氣密性；
（2）紅磷燃燒，生成大量的白煙；磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅
（3）18%，大．
（4）①③；
【實驗與交流】因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內(nèi)壓強(qiáng)基本不變，水不倒流．
【實驗活動二】
（1）使空氣中的氧氣與銅絲充分反應(yīng)；銅+氧氣$\stackrel{加熱}{→}$氧化銅；
（2）不會產(chǎn)生五氧化二磷，污染空氣．

點(diǎn)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(jié)論和注意事項等，培養(yǎng)了學(xué)生在做實驗時一定要有認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度．