Question

9．某校化學(xué)興趣小組就空氣中氧氣的含量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，請你一起參與．

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】同學(xué)們設(shè)計(jì)了如圖的A、B兩套裝置．
（1）你認(rèn)為比較合理的是（填編號）A．
（2）為了充分消耗容器中的氧氣，藥品的用量應(yīng)保證過量．
（3）為了確保實(shí)驗(yàn)的成功，在裝藥品之前應(yīng)該先檢查裝置的氣密性．
【實(shí)驗(yàn)過程】（略）．
【數(shù)據(jù)分析】實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，整理各組數(shù)據(jù)如下：（注：集氣瓶容積為100mL）
（1）通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的交流，大多數(shù)同學(xué)都驗(yàn)證出氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$．
（2）第六組同學(xué)用相同的實(shí)驗(yàn)裝置測定的結(jié)果與其他小組有明顯的偏差，導(dǎo)致這一結(jié)果 的可能原因是（回答兩點(diǎn)）：裝備漏氣，紅磷量不足．
【查閱資料】：同學(xué)們從網(wǎng)上得知，（1）當(dāng)溫度達(dá)到40℃時(shí)，白磷就能在空氣中燃燒，五氧化二磷會(huì)刺激人的呼吸道．
（2）銅在加熱的情況下，只能和空氣中的氧氣反應(yīng)，生成氧化銅．
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)1】他們按圖C實(shí)驗(yàn)，將試管的容積分成五等份，做好標(biāo)記．在試管中加入 一小塊（足量）白磷，用橡皮塞塞緊試管口，將試管放入熱水中，使白磷燃燒．待白磷熄滅并冷卻到室溫后，將試管倒立于盛有室溫下水的水槽中，并在水中將橡皮塞取下．
你認(rèn)為此裝置的優(yōu)點(diǎn)是：（任寫兩點(diǎn)） ①密閉效果更好；②讀取數(shù)據(jù)簡便．

組別	1	2	3	4	5	6
進(jìn)入集氣瓶中水的體積（mL）	20	21	19	20	22	13

【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2】有同學(xué)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)1中得到啟發(fā)，設(shè)計(jì)了如圖D所示的測定實(shí)驗(yàn)，但是他始終未看到水面上升約1/5的現(xiàn)象，原因是木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳占據(jù)了原來氧氣的體積
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)3】為了排除五氧化二磷的污染，同學(xué)們設(shè)計(jì)了如圖E所示的裝置，其中A是底面積為50cm²、高20cm的圓筒狀玻璃容器（帶密封蓋），上面標(biāo)有以cm為單位的刻度，B是帶刻度的敞口玻璃管（其他輔助裝置略）．
實(shí)驗(yàn)過程如下：
①加入水并調(diào)整B的高度，使A中的液面至刻度15cm處；
②將過量的銅粉平鋪在惰性電熱板上，蓋緊密封蓋；
③通電加熱銅粉，生成氧化銅固體．待充分反應(yīng)后，冷卻到原來的狀況，調(diào)整B的高度使容器A、B中的液面保持水平，記錄液面刻度．（注：A容器內(nèi)固態(tài)物質(zhì)所占的體積忽略不計(jì)）
（1）細(xì)心的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)過程①前明顯缺少一個(gè)重要環(huán)節(jié)，即檢查裝置的氣密性
（2）在實(shí)驗(yàn)③結(jié)束時(shí)，理論上裝置A中液面的刻度約為10.5cm（填整數(shù)）．如果在實(shí)驗(yàn)③結(jié)束時(shí)，裝置A中液面刻度在11cm處，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果比理論值偏大（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）同樣都是紅磷，放在不同的位置會(huì)對應(yīng)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由于氧氣相對密度較大，因此讓紅磷在較低的位置能夠更有效消耗裝置內(nèi)的氧氣；
（2）為保證耗盡瓶內(nèi)氧氣，一般加入過量的藥品； 
（3）注意要保證裝置的氣密性；
【數(shù)據(jù)分析】（1）把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求平均值就是氧氣的相對準(zhǔn)確的數(shù)值；
（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示氧氣含量明顯低結(jié)果與其他的原因可能為裝備漏氣和 紅磷量不足；
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)1】此裝置密閉效果更好，記錄數(shù)據(jù)更加簡便；
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2】木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，然后根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)進(jìn)行解答．在（密閉環(huán)境中同時(shí)還可能會(huì)生成一氧化碳，所以即使改進(jìn)也不是很合適的方案）；
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)3】（1）實(shí)驗(yàn)前注意要保證裝置的氣密性；
（2）根據(jù)氧氣在空氣中的含量作答即可．

解答 解：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）同樣都是紅磷，放在不同的位置會(huì)對應(yīng)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由于氧氣相對密度較大，因此讓紅磷在較低的位置能夠更有效消耗裝置內(nèi)的氧氣；
（2）為保證耗盡瓶內(nèi)氧氣，一般加入過量的藥品； 
（3）注意要保證裝置的氣密性；
【數(shù)據(jù)分析】（1）把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求平均值就是氧氣的相對準(zhǔn)確的數(shù)值；
（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示氧氣含量明顯低結(jié)果與其他的原因可能為裝備漏氣和 紅磷量不足；
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)1】此裝置密閉效果更好，記錄數(shù)據(jù)更加簡便；
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2】木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，然后根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)進(jìn)行解答．在（密閉環(huán)境中同時(shí)還可能會(huì)生成一氧化碳，所以即使改進(jìn)也不是很合適的方案）；
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)3】（1）實(shí)驗(yàn)前注意要保證裝置的氣密性；
（2）根據(jù)氧氣在空氣中的含量作答．
故答案為：：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）A；（2）過量； （3）檢查裝置的氣密性；
【數(shù)據(jù)分析】（1）$\frac{1}{5}$；（2）裝備漏氣、紅磷量不足；
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)1】密閉效果更好，讀取數(shù)據(jù)簡便；
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2】木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳占據(jù)了原來氧氣的體積；
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)3】（1）檢查裝置的氣密性；（2）10.5；偏大．

點(diǎn)評 本題主要考查用紅磷、石蠟、銅測定空氣組成的實(shí)驗(yàn)原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項(xiàng)，難度稍大．