Question

【題目】空氣中氧氣含量測定的再認(rèn)識(shí)。

【經(jīng)典賞析】拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分(裝置如圖1)，通過該實(shí)驗(yàn)拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和____________(填物質(zhì)名稱)組成的，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。

【實(shí)驗(yàn)回顧】

(1)實(shí)驗(yàn)室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量(裝置如圖2)，興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠(yuǎn)低于1/5。其原因可能是：裝置漏氣；紅磷量不足，裝置內(nèi)氧氣有剩余；______ ；

(2)由于紅磷在空氣中點(diǎn)燃后才放入集氣瓶內(nèi)，實(shí)驗(yàn)缺陷：①測定結(jié)果不準(zhǔn)確；②___________。

【提出問題】能否設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)裝置以解決上述缺陷？

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】

改進(jìn)一：興趣小組同學(xué)，設(shè)計(jì)了如圖3所示裝置：用一個(gè)100mL量筒倒扣在水中，使量筒內(nèi)外液面均位于40mL處，量筒內(nèi)浮著一個(gè)貼有銀片的小木塊，銀片上放有足量白磷，將整套裝置置于墊有________(填儀器名稱)的鐵架臺(tái)的鐵圈上加熱。一會(huì)兒，白磷發(fā)生燃燒，量筒內(nèi)液面上升，向燒杯內(nèi)加水直至量筒內(nèi)外液面相平，讀出此時(shí)液面所對刻度。

(3)放白磷的平板用銀做的原因是：銀的___________(填物理性質(zhì))性好，易將白磷溫度升高，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；

(4)最終，液面大約位于量筒刻度_____mL處；白磷燃燒的文字表達(dá)式為___________。

改進(jìn)二：興趣小組同學(xué)又進(jìn)行了大膽改進(jìn)，設(shè)計(jì)圖4(選用容積為40mL的的試管作反應(yīng)容器，注射器活塞初始位置為20mL處，注射器空間為20mL，活塞與內(nèi)壁摩擦力及連接管空間容積忽略不計(jì))實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行，收到了良好的效果。

(5)興趣小組同學(xué)裝配好圖4裝置，確認(rèn)氣密性良好后，將彈簧夾松開，直接給足量的紅磷加熱，紅磷燃燒后，一開始活塞的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)?/span>__________，反應(yīng)完全并冷卻后，注射器活塞最終將停留在約為_____mL(填整數(shù))刻度處。

【交流反思】

(6)對照圖2，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置有何優(yōu)點(diǎn)__________(答一點(diǎn)即可)。

Answer 1

【答案】 氮?dú)?/span> 未等冷卻就打開彈簧夾 污染空氣 (合理答案皆可) 石棉網(wǎng) 導(dǎo)熱 32 磷+氧氣 五氧化二磷或磷+氧氣 五氧化二磷 減少實(shí)驗(yàn)誤差 向右移動(dòng) 8

【解析】根據(jù)所學(xué)知識(shí)和題中信息知，【經(jīng)典賞析】拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分，得出了空氣是由氧氣和氮?dú)饨M成的，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。【實(shí)驗(yàn)回顧】(1) 興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠(yuǎn)低于1/5。其原因可能是：裝置漏氣；紅磷量不足，裝置內(nèi)氧氣有剩余；未等冷卻就打開彈簧夾。(2)由于紅磷在空氣中點(diǎn)燃后才放入集氣瓶內(nèi)，實(shí)驗(yàn)缺陷：①測定結(jié)果不準(zhǔn)確；②污染空氣等。【提出問題】設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)裝置以解決上述缺陷�！緦�(shí)驗(yàn)改進(jìn)】改進(jìn)一：整套裝置置于墊有石棉網(wǎng)的鐵架臺(tái)的鐵圈上加熱，燒杯加熱必須墊上石棉網(wǎng)，否則易破裂。(3)放白磷的平板用銀做的原因是：銀的導(dǎo)熱性好，易將白磷溫度升高，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；(4)最終，液面大約位于量筒刻度40mL－8 mL=32 mL.處；白磷燃燒的文字表達(dá)式為∶磷+氧氣 五氧化二磷或磷+氧氣 五氧化二磷。改進(jìn)二：(5)興趣小組同學(xué)裝配好圖4裝置，直接給足量的紅磷加熱，紅磷燃燒后，一開始活塞的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橄蛴乙苿?dòng)，反應(yīng)完全并冷卻后，注射器活塞最終將停留在約為40mL﹣320mL＝8 mL刻度處。. (6)對照圖2，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置有何優(yōu)點(diǎn)∶減少實(shí)驗(yàn)誤差。

點(diǎn)睛∶這是一個(gè)測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵要注意∶裝置不能漏氣；紅磷必須過量，紅磷點(diǎn)燃后迅速放入集氣瓶內(nèi)，等冷卻后再打開彈簧夾，正確讀數(shù)。