Question

5．某課題組設(shè)計(jì)了如下探究方案，請(qǐng)予以評(píng)價(jià)．
Ⅰ．【探究目的】測(cè)定空氣中氧氣的含量．
Ⅱ．【查閱資料】124g白磷燃燒放熱2378kJ；同溫同質(zhì)量的空氣，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系為V₁：V₂=P₁：P₂，同壓同質(zhì)量的空氣，溫度與體積的關(guān)系為V₁：V₂=T₁：T₂．
Ⅲ．【提出問(wèn)題】氧氣約占空氣體積的多少？
Ⅳ．【猜想假設(shè)】氧氣約占空氣體積的1/5．
Ⅴ．【實(shí)驗(yàn)探究】課題組設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置（略去固定裝置）：40mL的試管內(nèi)盛裝有過(guò)量白磷，注射器容積為100mL且活塞潤(rùn)滑性很好，組裝好儀器時(shí)，注射器活塞前沿恰好停留在20mL刻度線處．忽略白磷、膠塞所占體積，忽略導(dǎo)管內(nèi)的氣體體積．
（1）實(shí)驗(yàn)前，打開(kāi)止水夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說(shuō)明裝置氣密性良好．
（2）方案一：先夾緊止水夾，向燒杯內(nèi)加開(kāi)水，至白磷燃燒結(jié)束，冷卻試管，松開(kāi)止水夾，可觀察到的現(xiàn)象是白磷燃燒、產(chǎn)生白煙，冷卻試管，記錄活塞前沿所在刻度線．
（3）方案二：不使用止水夾，向燒杯內(nèi)加開(kāi)水，充分反應(yīng)直至燃燒結(jié)束，試管冷卻，記錄活塞前沿所在刻度線．
Ⅵ．【反思交流】
（1）比較方案一、二，更為科學(xué)可行的方案是方案二（填“方案一”或“方案二”），不足方案的主要問(wèn)題是關(guān)閉止水夾時(shí)，會(huì)造成橡膠塞彈出或試管爆裂等危險(xiǎn)（答對(duì)一條即可）．
（2）如果組裝好儀器時(shí)，注射器活塞前沿恰好停留在4mL刻度線處，不能（填“能夠”或“不能”）達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />（3）要讓注射器活塞潤(rùn)滑性很好的目的是活塞能夠自由移動(dòng)，以保證體系內(nèi)壓等于外界大氣壓．
（4）如果試管內(nèi)溫度未冷卻即記錄活塞前沿所在刻度線，則測(cè)得的氧氣占空氣的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)該＜（填“＞”或“＜”或“=”）$\frac{1}{5}$．

Answer 1

分析 Ⅴ．（1）根據(jù)裝置的氣密性分析；
Ⅵ．（1）根據(jù)裝置中壓強(qiáng)的變化分析；
（2）根據(jù)氧氣占空氣的體積分?jǐn)?shù)的1/5分析；
（3）根據(jù)摩擦力等因素分析；
（4）根據(jù)探究空氣中氧氣的含量實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)分析．

解答 解：Ⅴ．（1）打開(kāi)彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開(kāi)手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說(shuō)明整個(gè)裝置都不漏氣；
Ⅵ．（1）方案一由于白磷燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的熱，使裝置中的氣體膨脹，關(guān)閉止水夾時(shí)，會(huì)造成橡膠塞彈出或試管爆裂等危險(xiǎn)．
（2）氧氣占空氣的體積分?jǐn)?shù)的1/5，40mL的試管中氧氣如果完全耗盡，體積會(huì)減少40mL×$\frac{1}{5}$=8mL，如果組裝好儀器時(shí)，注射器活塞前沿要停留在大于8mL刻度線處，
（3）要讓注射器活塞潤(rùn)滑性很好的目的是活塞能夠自由移動(dòng)，以保證體系內(nèi)壓等于外界大氣壓，結(jié)果更準(zhǔn)確．
（4）如果試管內(nèi)溫度未冷卻，裝置中的氣體仍在膨脹，減少的體積小于消耗氧氣的體積，則測(cè)得的氧氣占空氣的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)該＜$\frac{1}{5}$．
故答案為：Ⅴ．（1）裝置氣密性良好．
Ⅵ．（1）方案二；關(guān)閉止水夾時(shí)，會(huì)造成橡膠塞彈出或試管爆裂等危險(xiǎn)．
（2）不能．
（3）活塞能夠自由移動(dòng)，以保證體系內(nèi)壓等于外界大氣壓．
（4）＜．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查實(shí)驗(yàn)測(cè)定空氣中氧氣含量的原理及可能造成實(shí)驗(yàn)失敗的原因的分析，解此類問(wèn)題時(shí)關(guān)鍵是分析清楚實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)．