Question

15．某化學(xué)興趣小組對(duì)教材中“測(cè)定空氣里氧氣含量”的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了大膽改進(jìn)，分別設(shè)計(jì)了以下兩種裝置，如圖I和圖Ⅱ，圖Ⅱ選用容積為30mL（規(guī)格為18mm×180mm）的試管作反應(yīng)容器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，均取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果．請(qǐng)你對(duì)比分析下面圖I、圖Ⅱ的實(shí)驗(yàn)，回答下列有關(guān)問題：

（1）圖Ⅰ實(shí)驗(yàn)中觀察到的紅磷燃燒的現(xiàn)象是紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，充分反應(yīng)并冷卻后水被倒吸入廣口瓶中，約占原瓶?jī)?nèi)空氣體積的$\frac{1}{5}$，該反應(yīng)的文字表達(dá)式為磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；
（2）表是圖I實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)：

集氣瓶的容積（mL）	實(shí)驗(yàn)開始時(shí)量筒內(nèi)水體積（mL）	實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)量筒內(nèi)水體積（mL）
150	60	37.5

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為15%；
（3）圖Ⅰ實(shí)驗(yàn)中，下列操作過(guò)程對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響分析正確的是CD（填序號(hào)）；
A．彈簧夾沒夾緊會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏小
B．燃燒匙內(nèi)盛放過(guò)量的紅磷會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大
C．沒等裝置冷卻就打開彈簧夾會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏小
D．點(diǎn)燃紅磷伸入瓶中時(shí)，沒有立即塞緊瓶塞會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大
（4）圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)的操作步驟如下：①點(diǎn)燃酒精燈； ②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾；③將少量紅磷平裝入試管中，將規(guī)格為20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管； ④讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)；⑤連接儀器并檢查裝置氣密性；你認(rèn)為正確的實(shí)驗(yàn)操作順序是⑤③①②④（填序號(hào)）
（5）圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)中，若操作均正確，注射器活塞注最終停止在4mL刻度處．
（6）圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)中，若上述步驟③中，未用彈簧夾夾住橡皮管，其它步驟都不變，則實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注射器的活塞將先向右（填左或右，下同）移動(dòng)，后向左移動(dòng)，最終活塞會(huì)停留在2mL刻度處．
（7）對(duì)比圖Ⅰ和圖Ⅱ，下列分析正確的是BC（填序號(hào)）．
A．圖Ⅰ和圖Ⅱ都能粗略的測(cè)出空氣中氧氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
B．圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)中，沒有白煙逸出，更環(huán)保；
C．圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)中裝置始終密閉，避免紅磷放入瓶中時(shí)空氣逸出，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；
D．實(shí)驗(yàn)中紅磷的用量越多，實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果越大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)紅磷的燃燒及瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)的變化分析回答現(xiàn)象．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算；
（3）用此裝置測(cè)定氧氣在空氣中的含量，很多因素都對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，如裝置漏氣，紅磷量不足，反應(yīng)后沒有冷卻到室溫等；
（4）按儀器的組裝→實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行→結(jié)論的形成分析排列；
（5）對(duì)于用注射器改進(jìn)后的儀器其刻度更容易讀取，計(jì)算部分要注意被反應(yīng)消耗掉的是試管內(nèi)的氧氣，不包含注射器內(nèi)的部分；
（6）由于燃燒放出大量熱，使氣體膨脹；此時(shí)消耗試管和注射器中的氧氣；
（7）根據(jù)信息主要從環(huán)境的保護(hù)、實(shí)驗(yàn)的誤差等方面分析解答．

解答 解：（1）圖1實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的現(xiàn)象是：紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，充分反應(yīng)并冷卻后水被倒吸入廣口瓶中，約占原瓶?jī)?nèi)空氣體積的$\frac{1}{5}$．
（2）空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{60mL-37.5mL}{150mL}$×100%=15%；
（3）A、彈簧夾沒夾緊會(huì)使集氣瓶中部分氣體從燒杯中逸出，然后進(jìn)入集氣瓶中的水會(huì)大于$\frac{1}{5}$，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大，故此項(xiàng)錯(cuò)誤；
B、燃燒匙內(nèi)盛放過(guò)量的紅磷不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大，故此說(shuō)法錯(cuò)誤．
C、沒等裝置冷卻就打開彈簧夾會(huì)使進(jìn)入集氣瓶中的水少，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏小，故此項(xiàng)正確．
D、點(diǎn)燃紅磷伸入瓶中時(shí)，沒有立即塞緊瓶塞會(huì)使集氣瓶?jī)?nèi)空氣逸出，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大，故此項(xiàng)正確．
故選CD．
（4）從儀器的組裝實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行以及結(jié)論的形成等環(huán)節(jié)可知：圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)正確的實(shí)驗(yàn)操作順序應(yīng)是：⑤③①②④．
（5）因?yàn)檠鯕饧s占空氣體積的$\frac{1}{5}$，而試管的容積是45mL，當(dāng)其內(nèi)氧氣被耗盡時(shí)氣體減少的體積為：30mL×$\frac{1}{5}$，所以活塞所處的刻度值為10mL-30mL×$\frac{1}{5}$=4mL
（6）由于燃燒放出大量熱，使氣體膨脹，注射器的活塞將先向右移動(dòng)，而后隨著反應(yīng)進(jìn)行氣體不斷減少，反應(yīng)完畢，溫度降低，注射器的活塞后左向移動(dòng)，由于試管和注射器中的氧氣都被消耗掉，所以減少的體積是（30mL+10mL）×$\frac{1}{5}$=8mL，所以活塞所處的刻度值為10mL-8mL=2mL，
（7）對(duì)照?qǐng)DI實(shí)驗(yàn)，圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)具有以下優(yōu)點(diǎn)：裝置始終密閉，減少實(shí)驗(yàn)誤差，節(jié)省燃料，不污染環(huán)境，便于讀數(shù)等，因此圖I的缺點(diǎn)是：易造成實(shí)驗(yàn)誤差（或污染環(huán)境）；圖Ⅰ和圖Ⅱ都能粗略的測(cè)出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)．裝置中紅磷必須過(guò)量．
故答案為：
（1）紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，充分反應(yīng)并冷卻后水被倒吸入廣口瓶中，約占原瓶?jī)?nèi)空氣體積的$\frac{1}{5}$；磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷．
（2）15%；
（3）CD；
（4）⑤③①②④；
（5）4；
（6）右；左；2；
（7）BC．

點(diǎn)評(píng) 此題是關(guān)于對(duì)空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)考查，解題的關(guān)鍵是了解空氣中氧氣的含量以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)要求，屬于開放型實(shí)驗(yàn)分析題．