Question

11．（1）已知空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為21%，小蘭同學(xué)用圖1裝置進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)測得的氧氣體積分?jǐn)?shù)小于$\frac{1}{5}$，請你幫她分析造成這種結(jié)果的可能原因（至少答兩點(diǎn)）：裝置漏氣，紅磷的量不足．
（2）用如圖1的裝置來測定空氣中氧氣的含量，發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：劇烈地燃燒，放出大量的熱；產(chǎn)生大量白煙．
（3）反應(yīng)的文字表達(dá)式磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷，反應(yīng)類型是化合反應(yīng)
（4）若將紅磷換成鐵絲行不行？為什么？不行；鐵絲在空氣中不燃燒做鐵絲燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí)，為什么要事先在集氣瓶底放少量水或細(xì)沙？防止高溫熔融物濺落時(shí)炸裂集氣瓶；鐵絲燃燒的文字表達(dá)式是鐵+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$四氧化三鐵，反應(yīng)類型為化合反應(yīng)，各物質(zhì)的化學(xué)符號分別是Fe、O₂、Fe₃O₄
（5）某同學(xué)對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反思后，提出了改進(jìn)方法  （如圖2所示），你認(rèn)為改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是裝置始終密閉，空氣沒有逸出，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確．

Answer 1

分析 （1）由題意，已知空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為21%，小蘭同學(xué)用右圖所示的裝置進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)測得的氧氣體積分?jǐn)?shù)小于$\frac{1}{5}$，造成這種結(jié)果的可能原因：（1）紅磷的量不足；（2）瓶內(nèi)氧氣沒有耗盡；（3）裝置漏氣（如塞子未塞緊、燃燒匙與橡皮塞之間有縫隙等），使外界空氣進(jìn)入瓶內(nèi)；（4）未冷卻至室溫就打開彈簧夾，使進(jìn)入瓶內(nèi)的水的體積減少；
（2）根據(jù)紅磷燃燒的現(xiàn)象分析解答；
（3）根據(jù)紅磷在點(diǎn)燃條件下能和空氣中的氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷；結(jié)合化學(xué)方程式的書寫進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)鐵能夠在氧氣中劇烈地燃燒，生成的高溫熔融物是--四氧化三鐵，容易濺落解答．
（5）對比改進(jìn)行前后的兩種探究裝置，可發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后不需要點(diǎn)燃紅磷后再將燃燒匙伸入瓶中，可很好地避免因裝置漏氣而對結(jié)果帶來的偏差．

解答 解：
（1）由分析可知，造成測得的氧氣體積分?jǐn)?shù)小于$\frac{1}{5}$結(jié)果的可能原因：（1）紅磷的量不足；（2）瓶內(nèi)氧氣沒有耗盡；（3）裝置漏氣（如塞子未塞緊、燃燒匙與橡皮塞之間有縫隙等），使外界空氣進(jìn)入瓶內(nèi)；（4）未冷卻至室溫就打開彈簧夾，使進(jìn)入瓶內(nèi)的水的體積減少；
（2）紅磷燃燒的現(xiàn)象是：劇烈地燃燒，放出大量的熱，產(chǎn)生大量白煙；
（3）紅磷燃燒的文字表達(dá)式是：磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；符合多變一，屬于化合反應(yīng)；
（4）鐵絲在空氣中不燃燒，不能將紅磷換成鐵絲；鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象是鐵在氧氣中能夠劇烈地燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成黑色固體．集氣瓶里要預(yù)先裝少量的水或在瓶底鋪一層細(xì)沙，是為了防止高溫熔融物濺落時(shí)炸裂集氣瓶．鐵燃燒生成四氧化三鐵，文字表達(dá)式是：鐵+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$四氧化三鐵；
化學(xué)方程式為：3Fe+2O₂  $\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．符合“多變一”特點(diǎn)，屬于化合反應(yīng)；
（5）改進(jìn)后的裝置直接通過聚太陽光而引燃磷，避免了再次打開瓶塞而保持裝置始終密封，減少了操作中人為因素所造成的偏差，可得到更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果．
故答案為：
（1）①裝置漏氣；②紅磷的量不足；
（2）劇烈地燃燒，放出大量的熱，產(chǎn)生大量白煙；
（3）磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；化合反應(yīng)；
（4）不行；鐵絲在空氣中不燃燒；防止高溫熔融物濺落時(shí)炸裂集氣瓶；鐵+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$四氧化三鐵；化合反應(yīng)；Fe、O₂、Fe₃O₄．
（5）裝置始終密閉，空氣沒有逸出，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確．

點(diǎn)評 了解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理或者誤差分析的方法及技巧；了解用紅磷測定氧氣在空氣中含量的實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)．實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的重要組成部分，正確的實(shí)驗(yàn)操作是得出科學(xué)結(jié)論的前提條件之一，因此要學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為得出正確的結(jié)論奠定基礎(chǔ)．