Question

某同學(xué)發(fā)現(xiàn)將帶火星的木條伸入氧氣含量約占40%的空氣樣品中就能復(fù)燃，那么能使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣含量的最低值是多少呢？小亮同學(xué)設(shè)計了如下實驗進(jìn)行探究：
第一組實驗：取5只集氣瓶，編號為①、②、③、④、⑤，分別裝入其總?cè)莘e10%、20%、30%、40%、50%的水．用排水法收集氧氣，恰好把5只集氣瓶中的水排去．將帶火星的木條依次插入①～⑤號瓶中，記錄實驗現(xiàn)象．小亮在前一組實驗的基礎(chǔ)上又做了第二組和第三組實驗，并進(jìn)行了記錄．

	第一組					第二組					第三組
集氣瓶編號	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的O2占容積的體積分?jǐn)?shù)（%）	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
帶火星木條的狀況	微亮	亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮

請回答下列問題：
（1）用帶火星的木條驗滿氧氣的方法是否可靠：

 

（填“是”或“否”）．
（2）收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為

 

%時，可使帶火星的木條復(fù)燃，這時集氣瓶中氧氣分?jǐn)?shù)約為

 

%（計算結(jié)果保留整數(shù)）．
（3）用帶火星的木條直接檢驗雙氧水受熱分解產(chǎn)生的氧氣時，往往難以復(fù)燃，這是因為在加熱生成氧氣的同時產(chǎn)生大量水蒸汽所致，此時混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖所示．若只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對實驗結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，應(yīng)將加熱雙氧水的最高溫度控制在大約

 

℃．
某同學(xué)改用如圖裝置后能使帶火星的木條復(fù)燃其原因是

 

，反應(yīng)的文字表達(dá)式為

 

．
（4）采取“半值法”探究能減少實驗次數(shù)．
例如：第一組實驗若按③、④的編號順序進(jìn)行實驗，即可確定下一組實驗收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在30%～40%之間，從而省去編號①、②、⑤的實驗．同理，第二組實驗可以省去的實驗編號為

 

．

Answer 1

分析：本題通過實驗探究了能使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣含量的最低值問題，針對此問題，設(shè)計了幾組氧氣含量不同的對照實驗．
（1）通過實驗可以看出，不是純凈的氧氣，帶火星的木條也可以復(fù)燃；
（2）分析表格可發(fā)現(xiàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時木條就可復(fù)燃，根據(jù)空氣中原有的氧氣和收集到的氧氣，就可算出氧氣的分?jǐn)?shù)；
（3）根據(jù)上題數(shù)據(jù)，結(jié)合坐標(biāo)圖，就可以查知溫度的大約值，U形管中的冰水混合物具有冷凝作用；
（4）“半值法”的應(yīng)用可以減少實驗的次數(shù)，節(jié)約時間，確定時采用的一般是中間值．

解答：解：（1）通過實驗可以看出，氧氣含量達(dá)到35%帶火星的木條就可以復(fù)燃，所以用帶火星的木條驗滿氧氣的方法不可靠，所以本題答案為：否，
（2）觀察實驗記錄，收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%，帶火星的木條復(fù)燃，此時空氣還占65%，所以空氣中有氧氣的量為：65%×21%≈14%，所以此時瓶內(nèi)共有氧氣的分?jǐn)?shù)為：14%+35%=49%，若用氧氣占空氣體積的五分之一計算，則結(jié)果為48%，所以本題答案為：35，48或49；
（3）只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對實驗結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，則氧氣的含量需要在48%～49%，分析坐標(biāo)，可知道溫度大約在87°左右；水蒸氣含量多，則氧氣的含量就少，U形管內(nèi)放入冰水混合物，起到使水蒸氣冷凝的作用，所以本題答案為：87，U型管冷凝了水蒸氣，提高了氧氣的純度，過氧化氫

加熱

氧氣+水；
（4）采取“半值法”探究能減少實驗次數(shù)，實際上就是通過實驗數(shù)據(jù)的分析，減少不必要的實驗，第二組實驗若按②、③的編號順序進(jìn)行實驗，即可確定下一組實驗收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在33%～35%之間，從而省去編號①、④、⑤的實驗，所以本題答案為：①④⑤．

點評：設(shè)計實驗時，要明確實驗的目的，要注意控制一些變量，本題還采用了“半值法”，從而可減少實驗的次數(shù)，減少實驗的過程．