Question

11．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)對空氣中氧氣含量的測定實驗進行探究．
（1）如圖1所示裝置和藥品進行實驗，待紅磷燃燒熄滅、裝置冷卻后打開止水夾后看到燒杯中的水倒流進集氣瓶，且上升到刻度“1”處．
（2）甲同學(xué)，用木炭代替紅磷代替紅磷完成上述實驗，發(fā)現(xiàn)集氣瓶內(nèi)并沒有吸入水，其原因是炭燃燒生成氣體二氧化碳和一氧化碳，不引起裝置內(nèi)壓強的改變，水不會倒流進入瓶內(nèi)．
經(jīng)過思考該同學(xué)向集氣瓶內(nèi)加入氫氧化鈉溶液，再重新實驗，得到了氧氣約占空氣體積$\frac{1}{5}$的結(jié)論．
（3）乙同學(xué)：用鐵絲代替紅磷，完成上述實驗，發(fā)現(xiàn)集氣瓶內(nèi)并沒有吸入水，其原因是鐵絲在空氣中不燃燒．
（4）丙同學(xué)用鎂條代替紅磷來測定空氣中氧氣的含量．結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)倒吸的水量遠遠超過集氣瓶$\frac{1}{5}$．你認為造成此現(xiàn)象的原因可能是D．
A．裝置有點漏氣  B．沒有冷卻到室溫就打開止水夾
C．鎂條的量不足  D．鎂條與空氣中的其他氣體發(fā)生了反應(yīng)
（5）小組內(nèi)同學(xué)反思上述實驗的探究過程后認為：用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實驗時，在藥品的選擇或生成物的要求上應(yīng)考慮的是本身是固體，能夠和空氣中氧氣或者氮氣單一物質(zhì)反應(yīng)，且生成物不是氣體．
（6）小組內(nèi)同學(xué)還對該實驗進行了如下改進．（已知試管溶積為35mL）．實驗的操作步驟如下：①點燃酒精燈．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20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖2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)．
你認為正確的實驗操作順序是③①②④（填序號）．
待試管冷卻后松開彈簧夾，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為3　mL刻度處才停止．
若操作③中沒有彈簧夾夾橡皮管，其他操作步驟相同，則實驗過程中看到的現(xiàn)象有試管內(nèi)產(chǎn)生大量白煙，注射器活塞先向右移動，再向左移動，待試管冷卻后，注射器活塞將停在1mL處．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)紅磷對空氣中氧氣的消耗引起裝置內(nèi)壓強的減小解答；
（2）根據(jù)木炭燃燒對應(yīng)產(chǎn)物是二氧化碳，瓶內(nèi)氣壓基本不變，二氧化碳能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)解答；
（3）根據(jù)鐵絲在空氣中不能燃燒解答；
（4）根據(jù)鎂條不僅僅能夠與氧氣反應(yīng)，而且還能和氮氣反應(yīng)解答；
（5）根據(jù)用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實驗時，在藥品的選擇或生成物的選擇上要考慮物質(zhì)在空氣中能否燃燒以及燃燒后生成物的狀態(tài)等解答；
（6）對于用注射器改進后的儀器其刻度更容易讀取，計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．

解答 解：（1）因為紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$，故燒杯中的水倒流進集氣瓶，且上升到刻度“1”處；
（2）木炭燃燒產(chǎn)生CO₂是氣體，瓶內(nèi)壓強不變，水不會倒流，所以用木炭代替紅磷是不會得到對應(yīng)的結(jié)果的；氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳，故向集氣瓶內(nèi)加氫氧化鈉溶液，再重新實驗，得到了氧氣約占空氣體積$\frac{1}{5}$的結(jié)論．
（3）用鐵絲代替紅磷，完成上述實驗，發(fā)現(xiàn)集氣瓶內(nèi)并沒有吸入水，其原因是鐵絲在空氣中不燃燒；
若紅磷不足（未冷卻到室溫讀數(shù)，裝置漏氣）等都會使測定結(jié)果偏��；
（4）鎂條不僅僅能夠與氧氣反應(yīng)，而且還能和氮氣反應(yīng)，這樣就造成進入液體的體積遠遠超過1/5 （分析時一定要注意對反應(yīng)條件中氣密性等已經(jīng)說明的良好，否則很容易就理解為氣密性或者藥品的量等原因）．；
（5）為了保證結(jié)果的精確，加入的物質(zhì)需要滿足能夠消耗了密閉容器內(nèi)的氧氣，而不產(chǎn)生新的氣體等；
（6）而對應(yīng)用注射器進行的實驗改進，相對先前的實驗，數(shù)據(jù)更容易獲取，因為注射器有精確的刻度．計算部分要注意反應(yīng)消耗掉的是試管內(nèi)的氧氣，不包含注射器內(nèi)的部分，所以消耗氧氣是35mL×$\frac{1}{5}$=7mL，所以注射器活塞應(yīng)該向左滑動到“3”，若操作③中沒有用彈簧夾夾橡皮管，其他操作步驟相同，則實驗過程中看到的現(xiàn)象有試管內(nèi)產(chǎn)生大量白煙，注射器活塞先向右移動，再向左移動，消耗氧氣是（35mL+10mL）×$\frac{1}{5}$=9mL，所以注射器活塞應(yīng)該向左滑動到“1”．
故答案為：
（1）燒杯中的水倒流進集氣瓶，且上升到刻度“1”處；
（2）木炭燃燒生成氣體二氧化碳和一氧化碳，不引起裝置內(nèi)壓強的改變，水不會倒流進入瓶內(nèi)；氫氧化鈉溶液；
（3）鐵絲在空氣中不燃燒；
（4）D；
（5）本身是固體，能夠和空氣中氧氣或者氮氣單一物質(zhì)反應(yīng)，且生成物不是氣體；
（6）③①②④；3；試管內(nèi)產(chǎn)生大量白煙，注射器活塞先向右移動，再向左移動；  1

點評 本題考查了空氣中氧氣的含量的探究，并且注重了實驗方案的評價，了解實驗注意事項等才能結(jié)合題意靈活解答．注意尤其是注射器類似的本身內(nèi)部有氣體的可能的干擾就是要強調(diào)對題意的準確把握對實驗的改進從不同行角度分析評價時，要從題目本身的而分析角度來進行，而不是先分析后解答具體的問題，即分析要有針對性．