Question

18．
（1）已知空氣中氧氣的體積分數為21%，小蘭同學用圖1裝置進行驗證，實驗后發(fā)現測得的氧氣體積分數小于$\frac{1}{5}$，請你幫她分析造成這種結果的可能原因（至少答兩點）：紅磷的量不足，裝置漏氣．
（2）用如圖1的裝置來測定空氣中氧氣的含量，發(fā)生的實驗現象是：紅磷劇烈燃燒，產生大量白煙；燒杯中的水沿導管流入集氣瓶中（約占其容積的五分之一）．
（3）反應的文字表達式磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷，反應類型是化合反應
（4）若將紅磷換成鐵絲行不行？為什么？不行，鐵絲在空氣中不燃燒做鐵絲燃燒的實驗時，為什么要事先在集氣瓶底放少量水或細沙？防止高溫熔融物濺落時炸裂集氣瓶；鐵絲燃燒的文字表達式是鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵，反應類型為化合反應，各物質的化學符號分別是Fe、O₂、Fe₃O₄
（5）某同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示），你認為改進后的優(yōu)點是裝置始終密閉，空氣沒有逸出，實驗結果準確．

Answer 1

分析 （1）根據測定空氣中氧氣體積分數實驗的操作過程及注意事項分析；
（2）依據紅磷燃燒的實驗現象及測定裝置的情況判斷即可；
（3）根據文字表達式的寫法以及基本反應類型的判斷方法來分析；
（4）根據鐵能夠在氧氣中劇烈地燃燒，生成的高溫熔融物是--四氧化三鐵，容易濺落解答．
（5）對比改進行前后的兩種探究裝置，可發(fā)現改進后不需要點燃紅磷后再將燃燒匙伸入瓶中，可很好地避免因裝置漏氣而對結果帶來的偏差．

解答 解：（1）由測定空氣中氧氣體積分數的實驗的操作過程及注意事項可知，造成測得的氧氣體積分數小于$\frac{1}{5}$結果的可能原因：①紅磷的量不足，瓶內氧氣沒有耗盡，②裝置漏氣（如塞子未塞緊、燃燒匙與橡皮塞之間有縫隙等），使外界空氣進入瓶內，③未冷卻至室溫就打開彈簧夾，使進入瓶內的水的體積減少等；故填：紅磷的量不足；裝置漏氣；
（2）實驗中觀察到的現象是：紅磷燃燒產生大量白煙，放出熱量，打開彈簧夾后，有水進入集氣瓶，水位上升約$\frac{1}{5}$；故填：紅磷劇烈燃燒，產生大量白煙；燒杯中的水沿導管流入集氣瓶中（約占其容積的五分之一）；
（3）紅磷與氧氣在點燃的條件下反應生成五氧化二磷，該反應符合“多變一”的特征，屬于化合反應；故填：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；化合反應；
（4）鐵絲在空氣中不燃燒，不能將紅磷換成鐵絲；鐵絲在氧氣中燃燒的現象是鐵在氧氣中能夠劇烈地燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成黑色固體．集氣瓶里要預先裝少量的水或在瓶底鋪一層細沙，是為了防止高溫熔融物濺落時炸裂集氣瓶．鐵燃燒生成四氧化三鐵，文字表達式是：鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵；化學方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．符合“多變一”特點，屬于化合反應；故填：不行，鐵絲在空氣中不燃燒；防止高溫熔融物濺落時炸裂集氣瓶；鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵；化合反應；Fe、O₂、Fe₃O₄；
（5）改進后的裝置直接通過聚太陽光而引燃磷，避免了再次打開瓶塞而保持裝置始終密封，減少了操作中人為因素所造成的偏差，可得到更準確的實驗結果；故填：裝置始終密閉，空氣沒有逸出，實驗結果準確．

點評 了解實驗數據的處理或者誤差分析的方法及技巧；了解用紅磷測定氧氣在空氣中含量的實驗的注意事項．實驗是化學的重要組成部分，正確的實驗操作是得出科學結論的前提條件之一，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為得出正確的結論奠定基礎．