Question

10．在“空氣中氧氣含量的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)探究中，甲生設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：在燃燒匙內(nèi)盛過量紅磷，點(diǎn)燃后立即插入集氣瓶?jī)?nèi)，塞緊橡皮塞，待紅磷火焰熄滅，集氣瓶冷卻至室溫，打開彈簧夾，水注入集氣瓶．（實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示）回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)過程中，觀察到紅磷燃燒，產(chǎn)生大量的白煙．該實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論是氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$，反應(yīng)的化學(xué)符號(hào)表達(dá)式是4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）甲生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)測(cè)出的氧氣的體積分?jǐn)?shù)明顯小于$\frac{1}{5}$．
請(qǐng)你參與探究：【提出問題】造成誤差的原因是什么？如何改進(jìn)課本上的實(shí)驗(yàn)裝置？
【查閱資料】紅磷、白磷的一些性質(zhì)如下表：

	顏色、狀態(tài)	熔點(diǎn)/℃	著火點(diǎn)/℃	密度/（g/cm3）
紅磷	暗紅色固體	590	240	2.34
白磷	白色或黃色固體	44.1	40	1.82

【猜想與假設(shè)】
甲同學(xué)：可能是導(dǎo)管內(nèi)原含有空氣，后來留有吸入的水，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性．
乙同學(xué)：可能是瓶?jī)?nèi)殘留氣體中還有氧氣．
你還能作出的猜想是①裝置的氣密性好；②集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾．
【交流與討論】
（1）木炭也可以在空氣中燃燒，其符號(hào)表達(dá)式為C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂，丙同學(xué)認(rèn)為用木炭代替紅磷，就可以消除誤差，大家認(rèn)為他的猜想不合理，理由是木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w．
（2）他們對(duì)課本上的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了如圖2所示的改進(jìn)（其他儀器忽略）．
①甲同學(xué)提出應(yīng)把紅磷換為白磷，理由是白磷的著火點(diǎn)低，比紅磷更容易被引燃．
②通過粗銅絲來點(diǎn)燃玻璃管內(nèi)的白磷，這利用了金屬銅的導(dǎo)熱性．
③與課本上的實(shí)驗(yàn)裝置相比較，該裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在密閉的環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，能夠減少實(shí)驗(yàn)誤差．

Answer 1

分析 （1）紅磷在空氣中能夠劇烈地燃燒，放出大量的熱，產(chǎn)生大量的白煙；燃燒后，集氣瓶中氣體減少，冷卻后打開彈簧夾后，在外壓作用下，會(huì)使燒杯中的水沿導(dǎo)管上升進(jìn)入集氣瓶；
（2）猜想與假設(shè)：從測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)原理去分析解答；
交流與討論：（1）從實(shí)驗(yàn)所燃燒的物質(zhì)必須具備的條件去分析解答；
（2）從資料中提供的與題目有關(guān)的信息，對(duì)比兩種物質(zhì)的特點(diǎn)去分析解答；通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)裝置找出各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)去分析解答；

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)過程中，觀察到的主要現(xiàn)象是：紅磷劇烈地燃燒，產(chǎn)生大量的白煙；打開彈簧夾時(shí)，燒杯中的水進(jìn)入集氣瓶，并且約占集氣瓶容積的五分之一．說明氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$；紅磷燃燒是紅磷與空氣中的氧氣反應(yīng)，生成五氧化二磷，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
解：
（2）【猜想與假設(shè)】：要使本實(shí)驗(yàn)成功，必須注意以下幾點(diǎn)：①裝置的氣密性好；②白磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數(shù)等；故答案為：集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；
【交流與討論】
（1）木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，其符號(hào)表達(dá)式為：C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂；生成物的狀態(tài)一般要求是固態(tài)，木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，因此猜想不合理；（2）①應(yīng)把紅磷換為白磷，理由是白磷的著火點(diǎn)低，比紅磷更容易被引燃；故填：白磷的著火點(diǎn)低，比紅磷更容易被引燃；
②銅具有良好的導(dǎo)熱性，所以可通過粗銅絲來點(diǎn)燃玻璃管內(nèi)的白磷；故填：導(dǎo)熱；
③在密閉的環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，能夠減少實(shí)驗(yàn)誤差；故填：在密閉的環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，能夠減少實(shí)驗(yàn)誤差；
答案：
（1）白煙；氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）【猜想與假設(shè)】裝置的氣密性不好；集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；
【交流與討論】
（1）C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂；木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w
（2）①白磷的著火點(diǎn)低，比紅磷更容易被引燃；②導(dǎo)熱；③在密閉的環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，能夠減少實(shí)驗(yàn)誤差

點(diǎn)評(píng) 本考點(diǎn)考查的是空氣中氧氣含量的探究實(shí)驗(yàn)，屬于實(shí)驗(yàn)探究題，回憶實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象，得出正確的結(jié)論．這類探究實(shí)驗(yàn)要具體問題具體分析，根據(jù)設(shè)計(jì)的步驟中不同的現(xiàn)象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．