Question

20． 某化學(xué)興趣小組的同學(xué)按照教材的實驗裝置“測定空氣中氧氣的體積分數(shù)”實驗（如圖甲所示），但測出的氧氣體積分數(shù)明顯小于$\frac{1}{5}$，請你參與探究：
【提出問題】
造成誤差的原因是什么？如何改進課本實驗裝置？
【假設(shè)與猜想】
甲同學(xué)：可能是導(dǎo)管內(nèi)原存有空氣，后來留有吸入的水，影響實驗的準確性；
乙同學(xué)：可能是瓶內(nèi)殘留氣體中還有氧氣的緣故；你還能做的猜想紅磷的量不足；沒有冷卻到室溫就讀數(shù)．
【交流與討論】
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，理由是木炭燃燒生成二氧化碳氣體．他們對課本實驗裝置進行了如圖乙的改進（其他儀器忽略）．甲同學(xué)提出把紅磷更換為白磷，是因為白磷比紅磷更容易被引燃；通過粗銅絲來點燃玻璃管內(nèi)的白磷，利用了銅的導(dǎo)熱性；白磷燃燒的符號表達式：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．與課本實驗裝置相比，該裝置的一個優(yōu)點是在密閉的環(huán)境中進行反應(yīng)，能夠減少實驗誤差．
【探究與反思】
為驗證乙同學(xué)的猜想，將銅粉在殘余氣體中加熱，觀察到銅粉變黑，證明乙同學(xué)的猜想合理（選填“合理”或“不合理”）．

Answer 1

分析 【猜想與假設(shè)】集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾也會導(dǎo)致測量結(jié)果偏小，可以據(jù)此提出猜想；
【交流與討論】
木炭可以和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳氣體，不能產(chǎn)生壓強差，可以據(jù)此解答；
白磷的著火點低，可以較容易的發(fā)生燃燒，可以據(jù)此解答；
銅具有較好的導(dǎo)熱性，可以據(jù)此解答；在密閉的環(huán)境中進行反應(yīng)，能夠減少實驗誤差，可以據(jù)此解答；
【探究與反思】銅粉可以和氧氣反應(yīng)生成黑色的氧化銅固體，可以據(jù)此解答該題；

解答 解：【假設(shè)與猜想】
要使本實驗成功，必須注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②白磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數(shù)等，故答案為：紅磷的量不足；沒有冷卻到室溫就讀數(shù)；
【交流與討論】生成物的狀態(tài)一般要求是固態(tài)，木炭燃燒生成二氧化碳氣體，因此猜想不合理；白磷燃燒產(chǎn)生大量的白煙，生成五氧化二磷，化學(xué)方程式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
在本實驗中用的是白磷，白磷的著火點比較低，裝置設(shè)計的也比較好，在試管外部加熱銅絲，操作簡單，并且試管內(nèi)的空氣也不會逸散出來，故該裝置的一個優(yōu)點是在密閉的環(huán)境中進行反應(yīng)，能夠減少實驗誤差；
【探究與反思】銅粉可以和氧氣反應(yīng)生成黑色的氧化銅固體，所以若觀察到銅粉變黑則說明裝置殘留有氧氣，即乙同學(xué)的猜想合理；
答案：
【假設(shè)與猜想】紅磷的量不足；沒有冷卻到室溫就讀數(shù)；
【交流與討論】木炭燃燒生成二氧化碳氣體；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
【探究與反思】合理．

點評 本考點考查的是空氣中氧氣含量的探究實驗，屬于實驗探究題，回憶實驗中現(xiàn)象，得出正確的結(jié)論．這類探究實驗要具體問題具體分析，根據(jù)設(shè)計的步驟中不同的現(xiàn)象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．本考點主要出現(xiàn)在填空題和實驗題中．