Question

2．某化學興趣小組對教材中“測定空氣里氧氣含量”的實驗（如圖I）進行了大膽改進（如圖Ⅱ），選用容積為30mL的18×180mm的試管作反應容器進行實驗，收到了良好的效果．請你對比分析如圖圖I、圖Ⅱ的實驗，回答下列有關問題：

（1）圖I實驗中實驗現(xiàn)象為：實驗開始時紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，放出大量的熱；冷卻后，打開止水夾水進入集氣瓶，約集氣瓶體積的五分之一．
（2）某同學用圖I裝置進行驗證，實驗后發(fā)現(xiàn)氣體減少的體積小于$\frac{1}{5}$，請你幫助這位同學找出兩種可能造成這樣結果的原因：
①紅磷量不足；②氣密性不好（或沒有冷卻至室溫就打開止水夾）．
（3）圖Ⅱ實驗的操作步驟如下：
①點燃酒精燈．
②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾．
③將足量紅磷平裝入試管中，將注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾夾緊橡皮管．
④讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)．
你認為正確的實驗操作順序是③①②④（填序號）．
（4）圖Ⅱ實驗中，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為4 mL刻度處才停止．若上述步驟③中，未用彈簧夾夾緊橡皮管，其他步驟不變，則實驗過程中注射器的活塞將先向右（填“左”或“右”移動，后向左（填“左”或“右”）移動，最終活塞停在2 mL刻度處．
（5）對照圖I實驗，你認為圖Ⅱ實驗的優(yōu)點是（回答一點即可）讀數(shù)更精確，環(huán)保．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)紅磷燃燒的現(xiàn)象以及空氣中氧氣的體積分數(shù)來分析；
（2）根據(jù)測定空氣中氧氣的體積分數(shù)的實驗原理、裝置的特點、實驗注意事項等，分析造成測得氧氣的體積分數(shù)小于五分之一的因素可能有：1、裝置是否漏氣；2、紅磷的用量是否充足；3、裝置是否冷卻到室溫等；
（3）根據(jù)實驗的過程以及注意事項來分析解答；
（4）根據(jù)實驗現(xiàn)象以及空氣中氧氣的含量來分析；
（5）根據(jù)裝置的特點來分析．

解答 解：（1）紅磷燃燒冒出大量的白煙，放出熱量，冷卻后，打開止水夾，發(fā)現(xiàn)燒杯中的水進入集氣瓶，且進入的水的體積約占集氣瓶容積的五分之一；故填：紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，放出大量的熱；水進入集氣瓶，約集氣瓶體積的五分之一；
（2）在測定空氣中氧氣的體積分數(shù)時：裝置的氣密性要好；為了要耗盡瓶中的氧氣，紅磷必須是足量的；氣體的體積受到溫度的影響，要等到裝置冷卻至室溫，再打開了彈簧夾等．故答為：紅磷量不足；氣密性不好（或沒有冷卻至室溫就打開止水夾）（答案合理即可）；
（3）圖Ⅱ實驗正確的實驗操作順序是：將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管；點燃酒精燈；撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾；讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)；故填：③①②④；
（4）由于紅磷燃燒消耗了容積為30mL的試管內(nèi)空氣的五分之一，也就是6mL，所以活塞所處的刻度值為10mL-6mL=4mL．若上述步驟③中，未用彈簧夾夾緊橡皮管，其他步驟不變，由于氣體受熱膨脹，則實驗過程中注射器的活塞將先向右移動，后向左移動，這是消耗的氧氣為：（30mL+10mL）×$\frac{1}{5}$=8mL，注射器內(nèi)剩余氣體的體積為：10mL-8mL=2mL，所以注射器停留的刻度為2mL；故填：4；右；左；2；
（5）對照圖I實驗，圖Ⅱ實驗具有以下優(yōu)點：減少實驗誤差，節(jié)省燃料，不污染環(huán)境，便于讀數(shù)．故答案為：讀數(shù)更精確，環(huán)保．

點評 此題是關于對空氣中氧氣含量的實驗考查，解題的關鍵是了解空氣中氧氣的含量以及相關的實驗要求，屬于開放型實驗分析題．