Question

【題目】某化學(xué)興趣小組的同學(xué)按照課本上的實驗裝置做“測定空氣中氧氣的體積分數(shù)”實驗（如圖1所示），但測出的氧氣的體積分數(shù)明顯小于1/5．請你參與探究：

（提出問題）造成誤差的原因是什么？如何改進課本上的實驗裝置？

（查閱資料）紅磷、白磷的一些性質(zhì)如下表：

	顏色、狀態(tài)	熔點/℃	著火點/℃	密度/（g/cm3）
紅磷	暗紅色固體	590	240	2.34
白磷	白色或黃色固體	44.1	40	1.82

（著火點也叫燃點，是可燃物燃燒需要的最低溫度。）

（猜想與假設(shè)） 甲同學(xué)：可能是導(dǎo)管內(nèi)原來含有空氣，后來留有吸入的水，影響實驗的準(zhǔn)確性。

乙同學(xué)：可能是瓶內(nèi)殘留氣體中還有氧氣。

你還能作出的猜想是：______________。

（交流與討論）

（1）丙同學(xué)認為用木炭代替紅磷，就可以消除誤差，大家認為他的猜想不合理，理由是_______。

（2）他們對課本上的實驗裝置進行了如圖2所示的改進，為了確保實驗的成功，在裝藥品之前應(yīng)該__。

①該實驗的現(xiàn)象是_____________。

②甲同學(xué)提出應(yīng)把紅磷換為白磷，理由是______________。

③通過粗銅絲來點燃玻璃管內(nèi)的白磷，這利用了金屬銅的______________性。與課本上的實驗裝置相比較，該裝置的一個優(yōu)點是________________。

Answer 1

【答案】裝置的氣密性不好 木炭燃燒生成的二氧化碳是氣體 檢查裝置的氣密性 左側(cè)玻璃管內(nèi)液面上升，且上升到1刻度處 白磷的著火點比紅磷低，容易被點燃 導(dǎo)熱性 實驗過程裝置密閉，實驗誤差小

【解析】

［猜想與假設(shè)］

如果裝置的氣密性不好，外界氣體會進入集氣瓶中，形成不了壓強差，外面的水進入集氣瓶內(nèi)體積變小，造成所測得的氧氣的體積分數(shù)偏小，故還能作出的猜想是裝置的氣密性不好；

［交流與討論］

（1）如果用木炭代替紅磷，木炭和空氣中的氧氣反應(yīng)生成的是二氧化碳，由于二氧化碳是氣體，這樣在集氣瓶內(nèi)的氣體的體積就不會減小，外面燒杯內(nèi)的水就不會被壓入集氣瓶內(nèi)，會導(dǎo)致實驗失敗；

（2）要想實驗成功首先要保證整個裝置的氣密性要良好，在裝藥品之前應(yīng)該檢查裝置的氣密性；

①加熱銅絲點燃白磷，白磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使左邊玻璃管內(nèi)氣體體積變小，壓強變小，從而在外部大氣壓的作用下右邊玻璃管內(nèi)的水順著導(dǎo)管進入左側(cè)玻璃管，從而使左側(cè)玻璃管內(nèi)液面上升，由于氧氣的體積大約占空氣體積的1/5，由圖中左側(cè)玻璃管內(nèi)密封的體積的刻度可以看出，液面會上升到1刻度處；

②由［查閱資料］中可知白磷的著火點為40℃，而紅磷的著火點為240℃，通過銅絲傳熱達到白磷的著火點要比紅磷容易的多，更容易被點燃；

③通過粗銅絲來點燃玻璃管內(nèi)的白磷，火焰沒有接觸到白磷，而白磷能夠燃燒說明白磷的溫度升高，達到的白磷的著火點，而酒精燈與白磷相連的是銅絲，說明銅絲具有導(dǎo)熱性；如果使用課本上的裝置，需要在集氣瓶外點燃紅磷，當(dāng)燃燒著的紅磷向集氣瓶里放的時候，會讓集氣瓶內(nèi)的空氣因受熱跑到瓶外，增大了實驗的誤差，而改進后的裝置則是實驗過程裝置密閉，實驗誤差小。