Question

4．某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)按照課本裝置（見圖1甲）做“測(cè)定空氣里氧氣的含量”實(shí)驗(yàn)．他們將燃燒匙內(nèi)的紅磷點(diǎn)燃后，立即伸入廣口瓶中并把塞子塞緊，待紅磷熄滅和冷卻后，打開彈簧夾，觀察集氣瓶中水面變化，發(fā)現(xiàn)氣體減少的體積小于$\frac{1}{5}$．這是什么原因呢？興趣小組的四位同學(xué)就該現(xiàn)象做了如下探究．請(qǐng)你參與他們的探究，并回答有關(guān)問題：
提出問題
造成這個(gè)結(jié)果的原因是什么？如何改進(jìn)？
猜想與假設(shè)
排除了屬于偶然現(xiàn)象的原因之后，其中三位同學(xué)對(duì)原因做了如圖2猜想，對(duì)于這一現(xiàn)象的原因，你還能做出怎樣的猜想？請(qǐng)寫出你的一個(gè)合理猜想：可能是氧氣含量減少到一定程度的時(shí)候，紅磷就不再燃燒了，使氧氣沒有耗盡．

分析與交流
對(duì)小周的猜想，大家一致認(rèn)為小周的猜想不合理，并認(rèn)為這樣做的結(jié)果將使誤差更大，原因是：蠟燭中含有碳元素和氫元素，燃燒消耗氧氣的同時(shí)產(chǎn)生CO₂和水蒸氣，反應(yīng)前后氣體總體積無明顯減少，反應(yīng)前后壓強(qiáng)無明顯減少．
實(shí)驗(yàn)與結(jié)論
（1）小吳決定使用圖1甲裝置重做實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)前重新檢驗(yàn)了裝置的氣密性．小吳檢驗(yàn)圖1甲裝置氣密性的正確操是將裝置如原圖所示重新裝配，在燒杯中注入足量水，打開彈簧夾；用熱毛巾捂住廣口瓶，如果看到有氣泡冒出；撤掉熱毛巾后，導(dǎo)管中將倒吸一段水柱，則裝置的氣密性良好．
（2）為了驗(yàn)證小施的猜想，同學(xué)們將500mL干燥的殘余氣體與足量灼熱的銅粉充分反應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)銅粉增重0.028g．由上述實(shí)驗(yàn)事實(shí)可知，殘余氣體中有氧氣；殘余氣體中氧氣的體積占4%（已知該條件下氧氣的密度為1.4g/L）．
反思與評(píng)價(jià)
針對(duì)課本實(shí)驗(yàn)裝置和操作的不足，同學(xué)們經(jīng)過認(rèn)真思考，改進(jìn)并設(shè)計(jì)了如圖2乙的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)白磷比紅磷更易于燃燒，原因是白磷的著火點(diǎn)低．除此優(yōu)點(diǎn)外，與圖甲的裝置相比較，請(qǐng)你說出新裝置的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
（1）裝置簡(jiǎn)單、緊湊，操作方便，現(xiàn)象明顯；（2）裝置中直接有刻度，方便直接讀取數(shù)據(jù)，利于數(shù)據(jù)比較．
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，同學(xué)們還意外發(fā)現(xiàn)左玻璃管內(nèi)壁上端附著黃色固體．該黃色固體主要成分可能是白磷．

Answer 1

分析 【猜想與假設(shè)】根據(jù)發(fā)現(xiàn)氣體減少的體積小于 進(jìn)行猜想解答；
【分析與交流】根據(jù)蠟燭中含有碳元素和氫元素，燃燒消耗氧氣的同時(shí)產(chǎn)生CO₂和水蒸氣，反應(yīng)前后氣體總體積無明顯減少解答；
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】（1）根據(jù)檢驗(yàn)裝置氣密性的方法解答；
（2）根據(jù)銅粉增重的原因分析氧氣的存在，并計(jì)算其體積分?jǐn)?shù)；
【反思與評(píng)價(jià)】
根據(jù)改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置，從裝置的特點(diǎn)、安全、環(huán)保等方面與原來的裝置相比較總結(jié)優(yōu)點(diǎn)．
根據(jù)【查閱資料】可以知道，白磷為白色或黃色固體，可以據(jù)此解答該題．

解答 解：【猜想與假設(shè)】
①可能是紅磷的量不夠，導(dǎo)致氧氣沒有耗盡；
②可能是紅磷熄滅后還沒等冷卻到室溫，就打開了彈簧夾；
③可能是氧氣含量減少到一定程度的時(shí)候，紅磷就不再燃燒了，使氧氣沒有耗盡；
故答案為：可能是氧氣含量減少到一定程度的時(shí)候，紅磷就不再燃燒了，使氧氣沒有耗盡；
【分析與交流】
蠟燭中含有碳元素和氫元素，燃燒消耗氧氣的同時(shí)產(chǎn)生CO₂和水蒸氣，反應(yīng)前后氣體總體積無明顯減少，反應(yīng)前后壓強(qiáng)無明顯減少；
故答案為：蠟燭中含有碳元素和氫元素，燃燒消耗氧氣的同時(shí)產(chǎn)生CO₂和水蒸氣，反應(yīng)前后氣體總體積無明顯減少，反應(yīng)前后壓強(qiáng)無明顯減少；
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】
（1）將裝置如原圖所示重新裝配，在燒杯中注入足量水，打開彈簧夾；用熱毛巾捂住廣口瓶，如果看到有氣泡冒出；撤掉熱毛巾后，導(dǎo)管中將倒吸一段水柱，則裝置的氣密性良好；
故答案為：將裝置如原圖所示重新裝配，在燒杯中注入足量水，打開彈簧夾；用熱毛巾捂住廣口瓶，如果看到有氣泡冒出；撤掉熱毛巾后，導(dǎo)管中將倒吸一段水柱，則裝置的氣密性良好；
（2）根據(jù)將500mL的殘余氣體與足量灼熱的銅粉充分反應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)銅粉增重0.028g，可知銅粉增重的質(zhì)量就是消耗氧氣的質(zhì)量，即0.028g，所以殘余氣體中有氧氣，且其體積為：$\frac{0.028g}{1.4g/L}$×1000ml=20ml，則殘余氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{20mL}{500mL}$×100%=4%；
故答案為：4；
【反思與評(píng)價(jià)】改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置，與原來的裝置相比較的優(yōu)點(diǎn)有：
（1）裝置簡(jiǎn)單、緊湊，操作方便，現(xiàn)象明顯；
（2）裝置中直接有刻度，方便直接讀取數(shù)據(jù)，利于數(shù)據(jù)比較；（凡是與體積相關(guān)的答法均屬此列）
（3）避免原裝置的導(dǎo)管中存在空氣，造成的體積誤差；
（4）讓磷的燃燒在密閉體系中進(jìn)行，不污染大氣，綠色環(huán)保；
（5）避免燃著的紅磷在伸進(jìn)廣口瓶的時(shí)候造成熱空氣的散逸，影響實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性等；
故答案為：白磷的著火點(diǎn)低；裝置簡(jiǎn)單、緊湊，操作方便，現(xiàn)象明顯；裝置中直接有刻度，方便直接讀取數(shù)據(jù)，利于數(shù)據(jù)比較；
根據(jù)【查閱資料】可以知道，白磷為白色或黃色固體，所以左玻璃管上端的黃色固體主要成分可能是白磷固體受熱蒸發(fā)后的附著在玻璃管上的；
故答案為：白磷．

點(diǎn)評(píng) 本考點(diǎn)考查的是空氣中氧氣含量的探究實(shí)驗(yàn)，是中考的主要考點(diǎn)之一，本題根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作圖，回憶實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象，由實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而理解該實(shí)驗(yàn)的探究目的，題目難度中等．