Question

【題目】某化學興趣小組的同學按照課本上的實驗裝置做“測定空氣中氧氣的體積分數(shù)”實驗（如圖1所示），但測出的氧氣的體積分數(shù)明顯小于 ．請你參與探究：

【提出問題】造成誤差的原因是什么？如何改進課本上的實驗裝置？
【查閱資料】紅磷、白磷的一些性質如下表：

	顏色、狀態(tài)	熔點/℃	著火點/℃	密度/（g/cm3）
紅磷	暗紅色固體	590	240	2.34
白磷	白色或黃色固體	44.1	40	1.82

（著火點也叫燃點，是可燃物燃燒需要的最低溫度．）
（1）【猜想與假設】甲同學：可能是導管內原來含有空氣，后來留有吸入的水，影響實驗的準確性．
乙同學：可能是瓶內殘留氣體中還有氧氣．
你還能作出的猜想是： ．
（2）【交流與討論】
1）丙同學認為用木炭代替紅磷，就可以消除誤差，大家認為他的猜想不合理，理由是 ．
2）他們對課本上的實驗裝置進行了如圖2所示的改進，為了確保實驗的成功，在裝藥品之前應該 ．

①該實驗的現(xiàn)象是 ．
②甲同學提出應把紅磷換為白磷，理由是 ．
③通過粗銅絲來點燃玻璃管內的白磷，這利用了金屬銅的性．與課本上的實驗裝置相比較，該裝置的一個優(yōu)點是 ．

Answer 1

【答案】
（1）裝置氣密性不好
（2）木炭燃燒生成的二氧化碳是氣體,檢查裝置的氣密性,左側玻璃管內液面上升,且上升到1刻度處,白磷的著火點比紅磷低,容易被點燃,導熱,實驗過程裝置密閉,誤差小
【解析】解：【猜想與假設】實驗原理：利用紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使左邊集氣瓶內氣體體積變小，壓強變小，從而在外部大氣壓的作用下使燒杯內的水進入集氣瓶，通過測量進入集氣瓶中水的量來確定空氣中氧氣的體積分數(shù)．①如果所用紅磷的量不足，造成瓶內空氣中的氧氣沒有完全被消耗，瓶內殘留氣體中還有氧氣，所以會使所測得的氧氣的體積分數(shù)偏��；②如果裝置的氣密性不好，外界氣體會進入集氣瓶中，形成不了壓強差，外面的水進入集氣瓶內體積變小，造成所測得的氧氣的體積分數(shù)偏�。虎塾捎趯Ч軆仍瓉砗�有空氣，紅磷燃燒完，打開止水夾后，應該是進入的都是水，但是由于導管內本身有氣體，所以該部分氣體的進入減少了液體的進入的量，我們對結果的推出是從液體的體積得出的造成瓶內空氣中的氧氣沒有完全被消耗，所以會使所測得的氧氣的體積分數(shù)偏小；由上面的分析不難看出：測出的氧氣的體積分數(shù)明顯小于 的原因也就是上面的三條：①所用紅磷的量不足；②裝置的氣密性不好；③可能是導管內原來含有空氣，后來留有吸入的水，影響實驗的準確性．由于題目中甲乙兩同學已經猜出了其中的兩個，剩下的猜想就是：裝置的氣密性不好；所以答案是：裝置的氣密性不好；【交流與討論】（1）如果用木炭代替紅磷，木炭和空氣中的氧氣反應生成的是二氧化碳，由于二氧化碳是氣體，這樣在集氣瓶內的氣體的體積就不會減小，外面燒杯內的水就不會被壓入集氣瓶內，會導致實驗失��；所以答案是：木炭燃燒生成的二氧化碳是氣體；（2）由上面【猜想與假設】中的分析不難看出，要想實驗成功首先要保證整個裝置的氣密性要良好；所以答案是：檢查裝置的氣密性；

①加熱銅絲點燃白磷，白磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使左邊玻璃管內氣體體積變小，壓強變小，從而在外部大氣壓的作用下右邊玻璃管內的水順著導管進入左側玻璃管，從而使左側玻璃管內液面上升，由于氧氣的體積大約占空氣體積的 ，由圖中左側玻璃管內密封的體積的刻度可以看出，液面會上升到1刻度處；所以答案是：左側玻璃管內液面上升，且上升到1刻度處；②由【查閱資料】中可知白磷的著火點為40℃，而紅磷的著火點為240℃，通過銅絲傳熱達到白磷的著火點要比紅磷容易的多，更容易被點燃．所以答案是：白磷的著火點比紅磷低，容易被點燃；③通過粗銅絲來點燃玻璃管內的白磷，火焰沒有接觸到白磷，而白磷能夠燃燒說明白磷的溫度升高，達到的白磷的著火點，而酒精燈與白磷相連的是銅絲，說明銅絲具有導熱性；如果使用課本上的裝置，需要在集氣瓶外點燃紅磷，當燃燒著的紅磷向集氣瓶里放的時候，會讓集氣瓶內的空氣因受熱跑到瓶外，增大了實驗的誤差，而改進后的裝置則有效的避免了這種現(xiàn)象；所以答案是：實驗過程裝置密閉，實驗誤差�。�

【考點精析】解答此題的關鍵在于理解氧氣的化學性質的相關知識，掌握氧氣的化學性質：特有的性質：支持燃燒，供給呼吸，以及對金屬的物理性質及用途的理解，了解金屬的物理性質： （1）常溫下一般為固態(tài)（汞為液態(tài)），有金屬光澤．（2）大多數(shù)呈銀白色（銅為紫紅色，金為黃色）（3）有良好的導熱性、導電性、延展性．