Question

3．某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)對(duì)水的組成和氧氣的性質(zhì)做了以下探究實(shí)驗(yàn)：

探究一：圖甲實(shí)驗(yàn)用于測(cè)定水的組成．
（1）負(fù)極產(chǎn)生的氣體可用燃燒的木條檢驗(yàn)．
（2）寫出電解水的文字或符號(hào)表達(dá)式水$\stackrel{通電}{→}$氫氣+氧氣，或2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．
（3）該實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是水是由氫元素和氧元素組成的，下列反應(yīng)中，也能說明水的組成的是A（填序號(hào)）
A．H₂和O₂反應(yīng)  B．H₂和C1₂反應(yīng)   C．H₂和CuO反應(yīng)生成水和銅
探究二：某同學(xué)發(fā)現(xiàn)將帶火星的木條伸入氧氣含量約占40%的空氣樣品中就能復(fù)燃，那么能使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣含量的最低值是多少呢？小亮同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究：
第一組實(shí)驗(yàn)：取5只集氣瓶，編號(hào)為①、②、③、④、⑤，分別裝入其總?cè)莘e10%、20%、30%、40%、50%的水．用排水法收集氧氣，恰好把5只集氣瓶中的水排去．將帶火星的木條依次插入①～⑤號(hào)瓶中，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．
小亮在前一組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上又做了第二組和第三組實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行了記錄．

	第一組					第二組					第三組
集氣瓶編號(hào)	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的氧氣占集氣瓶的體積分?jǐn)?shù)	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
帶火星木條的狀況	微亮	亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮

請(qǐng)回答下列問題：
（1）用帶火星的木條驗(yàn)滿氧氣的方法是否可靠否（填“是”或“否”）．
（2）寫出鐵在氧氣中燃燒的文字或符號(hào)表達(dá)式鐵+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$四氧化三鐵，或3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
（3）采取“半值法”探究能減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)．例如：第一組實(shí)驗(yàn)若按③、④的編號(hào)順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在30%～40%之間，從而省去編號(hào)①、②、⑤的實(shí)驗(yàn)．同理，第二組實(shí)驗(yàn)可以省去的實(shí)驗(yàn)編號(hào)為①④⑤．
（4）收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時(shí)，可使帶火星的木條復(fù)燃，這時(shí)集氣瓶中氧氣分?jǐn)?shù)約為49%（計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）．
（5）用帶火星的木條直接檢驗(yàn)雙氧水受熱分解產(chǎn)生的氧氣時(shí)，往往難以復(fù)燃，這是因?yàn)樵诩訜嵘�成氧氣的同時(shí)產(chǎn)生大量水蒸汽所致，此時(shí)混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖乙所示．若只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，應(yīng)將加熱雙氧水的最高溫度控制在大約87℃．某同學(xué)改用如圖丙裝置后能使帶火星的木條復(fù)燃其原因是冰水混合物使水蒸氣冷凝，提高了氧氣的體積分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 探究一：
電解水時(shí)，正極產(chǎn)生的是氧氣，負(fù)極產(chǎn)生的是氫氣，氧氣和氫氣的體積比約為1：2； 
氫氣燃燒時(shí)產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，放熱，生成水；
探究二：
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以判斷相關(guān)方面的問題；
鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；
氧氣能夠支持燃燒，能使帶火星的木條復(fù)燃．

解答 解：探究一：
（1）負(fù)極產(chǎn)生的氣體是氫氣，可用燃燒的木條檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方法是：把燃燒的木條靠近管口，打開活塞，氣體燃燒，發(fā)出淡藍(lán)色火焰．
故填：燃燒的木條．
（2）電解水的文字表達(dá)式和化學(xué)方程式為：水$\stackrel{通電}{→}$氫氣+氧氣，2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．
故填：水$\stackrel{通電}{→}$氫氣+氧氣，或2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．
（3）該實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是水是由氫元素和氧元素組成的，氫氣燃燒生成水，也能說明水是由氫元素和氧元素組成的．
故填：A．
探究二：
（1）由表中數(shù)據(jù)可知，帶火星的木條在不是純凈的氧氣中也能夠復(fù)燃，因此用帶火星的木條驗(yàn)滿氧氣的方法不可靠．
故填：否．
（2）鐵在氧氣中燃燒的文字表達(dá)式和化學(xué)方程式為：鐵+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$四氧化三鐵，3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故填：鐵+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$四氧化三鐵，或3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
（3）第一組實(shí)驗(yàn)若按③、④的編號(hào)順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在30%～40%之間，從而省去編號(hào)①、②、⑤的實(shí)驗(yàn)．同理，第二組實(shí)驗(yàn)若按②、③的編號(hào)順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在33%～35%之間，從而省去編號(hào)①、④、⑤的實(shí)驗(yàn)，
因此第二組實(shí)驗(yàn)可以省去的實(shí)驗(yàn)編號(hào)為①④⑤．
故填：①④⑤．
（4）由第三組實(shí)驗(yàn)可知，收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)為34%時(shí)，帶火星的木條不能復(fù)燃，因此收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時(shí)，可使帶火星的木條復(fù)燃；
這時(shí)集氣瓶中氧氣分?jǐn)?shù)約為：（1-35%）×21%+35%≈49%．
故填：35；49．
（5）若只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，應(yīng)將加熱雙氧水的最高溫度控制在大約87℃，這是因?yàn)?7℃時(shí)，氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為49%，如果溫度高于87℃時(shí)，氧氣的體積分?jǐn)?shù)會(huì)小于49%，不能使帶火星的木條復(fù)燃；
改用如圖丙裝置后能使帶火星的木條復(fù)燃其原因是冰水混合物使水蒸氣冷凝，提高了氧氣的體積分?jǐn)?shù)．
故填：87；冰水混合物使水蒸氣冷凝，提高了氧氣的體積分?jǐn)?shù)．

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實(shí)質(zhì)奠定基礎(chǔ)．