Question

20．下面是測定空氣中氧氣體積含量的兩個實驗：
實驗1：在集氣瓶內(nèi)預先裝少量水，余下的容積5等分，做好標記．在帶橡皮塞和導管的燃燒匙內(nèi)裝足量的紅磷，用止水夾夾緊乳膠管，點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，立即伸入集氣瓶內(nèi)，塞緊橡皮塞（如下圖1所示）．待紅磷熄滅并冷卻到室溫后，打開彈簧夾．
實驗2：將試管的容積5等分，做好標記．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（如圖2所示），并在水中將橡皮塞取下．

（1）實驗1中紅磷取樣需稍過量，目的是．打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是燒杯中的水進入集氣瓶，水位接近刻度1處，由此可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為$\frac{1}{5}$．若紅磷燃燒結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)集氣瓶內(nèi)的水上升到其水面以上容積不足$\frac{1}{5}$，請推測造成誤差的可能原因裝置漏氣、裝置未完全冷卻就打開止水夾．（答出兩條即可）
（2）實驗2中，在水中而不在空氣中取下橡皮塞的原因是防止空氣進入試管，使測定結(jié)果偏低．
（3）從測定結(jié)果分析，上述實驗中效果較好的是哪一個？實驗2寫出另一個實驗的一點不足，實驗1中，裝置的氣密性不易控制或誤差比較大
（4）請大膽猜想，當該同學在實驗1時用鎂條代替紅磷完成該實驗時，集氣瓶中進入的水的體積明顯大于集氣瓶容積$\frac{1}{5}$的原因是鎂條既能與氧氣反應又能與氮氣反應，因此消耗的氣體體積應大于五分之一．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)測定空氣中氧氣含量的方法、原理以及實驗的注意事項來分析；
（2）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，使得氣密性更良好；
（3）對比兩個實驗，實驗1中，裝置的氣密性不易控制，且在空氣中點燃紅磷會造成大氣污染等；
（4）根據(jù)鎂條即能與氧氣反應又能與氮氣反應，因此消耗的氣體體積應大于五分之一分析．

解答 解：（1）實驗1中紅磷取樣需稍過量，目的是耗盡集氣瓶內(nèi)的氧氣．打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是燒杯中的水進入集氣瓶，水位接近刻度1處；由此可得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為五分之一；若上升的水位不足五分之一，則裝置漏氣或裝置未完全冷卻就打開止水夾；故填：耗盡集氣瓶內(nèi)的氧氣；燒杯中的水進入集氣瓶，水位接近刻度1處；$\frac{1}{5}$；裝置漏氣、裝置未完全冷卻就打開止水夾；
（2）實驗2中，在水中而不在空氣中取下橡皮塞的原因是防止空氣進入試管，使測定結(jié)果偏低；故填：防止空氣進入試管，使測定結(jié)果偏低；
（3）實驗1中，裝置的氣密性不易控制，且誤差比較大，對比兩個實驗，實驗二的效果較好；故填：實驗2；實驗1中，裝置的氣密性不易控制或誤差比較大；
（4）由于鎂條既能與氧氣反應又能與氮氣反應，因此消耗的氣體體積應大于五分之一，故答案為：鎂條既能與氧氣反應又能與氮氣反應，因此消耗的氣體體積應大于五分之一．

點評 此題主要探究用兩個不同的實驗測空氣中氧氣體積含量，并分析實驗存在的優(yōu)缺點及實驗成敗的因素，題型設(shè)計新穎，提高學生探究興趣．