Question

6．化學(xué)式一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，通過實(shí)驗(yàn)可以幫助我們形成概念，理解、鞏固化學(xué)知識，有效培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象．提出、分析和解決問題的能力，從而提升學(xué)生化學(xué)學(xué)科的素養(yǎng)，下面我們就一起對“空氣中氧氣體積分量的測定”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究．

【回顧實(shí)驗(yàn)】
（1）在帶橡皮塞和導(dǎo)管的燃燒匙內(nèi)裝滿紅磷，將膠管上的止水夾加夾緊，把燃燒匙內(nèi)的紅磷放在酒精燈火焰上點(diǎn)燃并迅速伸入集氣瓶內(nèi)，馬上塞緊橡皮塞（裝置氣密性良好）
①觀察紅磷在集氣瓶內(nèi)燃燒的現(xiàn)象：放出熱量，有大量白煙生成，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．該化學(xué)反應(yīng)之所以能用來測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的理由是：于反應(yīng)消耗了集氣瓶中的氧氣，使瓶內(nèi)氣壓減小，從而使集氣瓶內(nèi)外產(chǎn)生了壓強(qiáng)差．
②上火焰漸漸熄滅后，觀察到紅磷已經(jīng)基本燒完，將集氣瓶冷卻至室溫后，再打開止水夾，等到水不再流入集氣瓶時(shí)，觀察發(fā)現(xiàn)集氣瓶中的水位線刻度值小于$\frac{1}{5}$，你認(rèn)為最主要的操作原因是：裝置漏氣，紅磷不足，沒有冷卻至室溫就打開止水夾．
③如果沒有紅磷，也可以用硫酸或者木炭來代替紅磷完成實(shí)驗(yàn)，你所做的改進(jìn)是：集氣瓶中的水換成氫氧化鈉溶液．
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)】
（2）強(qiáng)強(qiáng)把上述實(shí)驗(yàn)（圖一）中的酒精燈點(diǎn)燃方式改為用放大鏡聚太陽光（圖二）引燃紅磷，你認(rèn)為改機(jī)后實(shí)驗(yàn)所測得數(shù)據(jù)會(huì)比之前更趨向（填“趨向”或“遠(yuǎn)離”）真實(shí)．
【查閱資料】a．白磷的著火點(diǎn)40℃，紅磷的著火點(diǎn)240℃．
b．?dāng)?shù)字化監(jiān)控得知：當(dāng)氧氣的殘留量小于7%時(shí)，紅磷見無法繼續(xù)燃燒．
c．五氧化二磷與氫氧化鈉完全反應(yīng)：6NaOH+P₂O₃═2Na₃PO₄+3H₂O
【拓展研究】
（3）基于實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后依然存在的誤差和資料參考，又研發(fā)通過如圖（三）、圖（四）所示兩個(gè)方案．
④圖三中甲物質(zhì)的名稱是：白磷．
⑤圖四乙中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：CaO+H₂O=Ca（OH）₂．
【認(rèn)識提升】
（4）結(jié)合上述的實(shí)驗(yàn)探究，你對可燃物的燃燒條件的再認(rèn)識是：氧氣的殘留量小于7%時(shí)，燃燒無法進(jìn)行
（5）相同元素組成的不同物質(zhì)其性質(zhì)不同，寫出你知道的所有：一氧化碳和二氧化碳．氧氣和臭氧．
【魅力無限】杉樹改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)也都避免了對環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保的科學(xué)理念，這也只是走出一小步，更多、更好、更有趣的探索正期待看同學(xué)們?nèi)パ芯浚?

Answer 1

分析 只有熟悉用紅磷測定空氣組成的實(shí)驗(yàn)原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項(xiàng)，才能正確解答本題．考慮紅磷不足、裝置漏氣、點(diǎn)燃后沒有迅速伸入集氣瓶并塞緊橡皮塞、沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾等都可以使測定的結(jié)果不準(zhǔn)確；從氫氧化鈉溶液可以吸收二氧化碳，木炭燃燒生成的二氧化碳被氫氧化鈉溶液吸收去分析解答；

解答 解：【回顧實(shí)驗(yàn)】
①紅磷燃燒會(huì)生成五氧化二磷固體，用手摸集氣瓶，感覺熱，燃燒后，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
由于反應(yīng)消耗了集氣瓶中的氧氣，使瓶內(nèi)氣壓減小，從而使集氣瓶內(nèi)外產(chǎn)生了壓強(qiáng)差，集氣瓶中氣體減少，氧氣占空氣的1/5；
②如果裝置漏氣，紅磷不足，沒有冷卻至室溫就打開止水夾，都能夠?qū)е挛�入集氣瓶里的水不足集氣瓶總體積的$\frac{1}{5}$．
③若將紅磷換成炭粉，該實(shí)驗(yàn)不能獲得成功，因?yàn)橄�耗的氧氣與產(chǎn)生的二氧化碳的體積相等，集氣瓶內(nèi)的氣壓沒有變化．由于氫氧化鈉溶液可以吸收二氧化碳，木炭燃燒生成的二氧化碳被氫氧化鈉溶液吸收，使左邊集氣瓶內(nèi)氣體體積變小，壓強(qiáng)變小，從而在外部大氣壓的作用下使燒杯內(nèi)的水進(jìn)入集氣瓶，故答案為：集氣瓶中的水換成氫氧化鈉溶液．
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)】
（2）通過凸透鏡聚光引燃紅磷，不需要打開瓶塞，空氣出不來也進(jìn)不去，測量比較準(zhǔn)確．用酒精燈引燃紅磷，紅磷燃燒生成了五氧化二磷進(jìn)入空氣會(huì)污染空氣，由于磷燃燒放出大量的熱，打開瓶塞時(shí)容易使空氣受熱而逸出．所以實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是：誤差少或無污染．
【拓展研究】
（3）④白磷的著火點(diǎn)40℃，紅磷的著火點(diǎn)240℃．圖三中甲物質(zhì)的名稱是：白磷；
⑤氧化鈣溶于水放熱，溫度升高，圖四乙中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：CaO+H₂O=Ca（OH）₂
【認(rèn)識提升】
（4）結(jié)合上述的實(shí)驗(yàn)探究，你對可燃物的燃燒條件的再認(rèn)識是：氧氣的殘留量小于7%時(shí)，燃燒無法進(jìn)行；
（5）相同元素組成的不同物質(zhì)其性質(zhì)不同，如一氧化碳和二氧化碳．氧氣和臭氧等．
故答案為：
①放出熱量，有大量白煙生成；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；于反應(yīng)消耗了集氣瓶中的氧氣，使瓶內(nèi)氣壓減小，從而使集氣瓶內(nèi)外產(chǎn)生了壓強(qiáng)差；
②裝置漏氣，紅磷不足，沒有冷卻至室溫就打開止水夾；
③集氣瓶中的水換成氫氧化鈉溶液；
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)】
（2）趨向；
【拓展研究】
（3）①白磷；
⑤CaO+H₂O=Ca（OH）₂
（4）氧氣的殘留量小于7%時(shí)，燃燒無法進(jìn)行；
（5）一氧化碳和二氧化碳．氧氣和臭氧．

點(diǎn)評 本考點(diǎn)考查了用紅磷測定氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)和文字表達(dá)式的書寫，屬于實(shí)驗(yàn)方法和過程的探究．這類探究實(shí)驗(yàn)要具體問題具體分析，根據(jù)設(shè)計(jì)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(diǎn)主要出現(xiàn)在填空題和實(shí)驗(yàn)題中．