Question

14．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”實驗（如圖1所示），但測出的氧氣的體積分數明顯小于$\frac{1}{5}$．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

【猜想與假設】
甲同學：可能是導管內原含有空氣，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集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾．
【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，理由是木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，不能產生壓強差．
（2）他們對課本上的實驗裝置進行了圖2所示的改進（其他儀器忽略）．
①甲同學提出應把紅磷換為白磷，理由是白磷的著火點低，可以較容易的發(fā)生燃燒．
②通過粗銅絲來點燃玻璃管內的白磷，這利用了金屬銅的導熱 性．
③與課本上的實驗裝置相比較，該裝置的一個優(yōu)點是實驗誤差小，不會污染空氣．
【探究與反思】
（1）為了驗證乙同學的猜想，將銅粉放在殘余氣體中加熱，觀察到銅粉變黑色，證明乙同學的猜想
合理（填“合理”或“不合理”）．
（2）大家用改進的實驗裝置（如圖9所示）進行實驗，待玻璃管冷卻、管內白色的煙幕消失時，左玻璃管內的液面上升了1格，得到了較準確的結果，但又意外發(fā)現左玻璃管內壁上端附著黃色固體．
①左玻璃管上端的黃色固體的主要成分可能是白磷；
②通過上面的實驗，你學到的測量混合物中某成分含量的方法是利用化學反應除去混合物中的一種成分，再測量混合物在反應前后體積或質量的變化，從而得出該成分的含量．（其它答案合理也可）

Answer 1

分析 【猜想與假設】根據集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾也會導致測量結果偏小，可以據此提出猜想；
【交流與討論】（1）根據木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，不能產生壓強差，可以據此解答；
①白磷的著火點低，可以較容易的發(fā)生燃燒，可以據此解答；
②銅具有較好的導熱性，可以據此解答；
③在密閉的環(huán)境中進行反應，能夠減少實驗誤差，可以據此解答；
【探究與反思】（1）根據銅粉可以和氧氣反應生成黑色的氧化銅固體，可以據此解答該題；
（2）①根據【查閱資料】可以知道，白磷為白色或黃色固體，可以據此解答該題；
②根據上面的實驗可知，測量混合物中某成分含量的方法是利用化學反應除去混合物中的一種成分，再測量混合物在反應前后體積或質量的變化，從而得出該成分的含量進行解答．

解答 解：【猜想與假設】集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾也會導致測量結果偏小，所以我們可以提出的猜想為：集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；
【交流與討論】（1）木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，不能產生壓強差，所以水不能進入廣口瓶中而不能測定出空氣中氧氣的含量；
（2）①白磷的著火點低，可以較容易的發(fā)生燃燒；
②銅具有較好的導熱性，所以本實驗中是利用了銅的導熱性；
③分析圖2中的裝置可以知道該裝置在密閉的環(huán)境中進行反應，能夠減少實驗誤差；
【探究與反思】（1）銅粉可以和氧氣反應生成黑色的氧化銅固體，所以若觀察到銅粉變黑則說明裝置殘留有氧氣，即乙同學的猜想合理；
（2）①根據【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；
②利用化學反應除去混合物中的一種成分，再測量混合物在反應前后體積或質量的變化，從而得出該成分的含量．
故答案為：【猜想與假設】集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾（或裝置氣密性不好）；
【交流與討論】（1）木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，不能產生壓強差；
（2）①白磷的著火點低，可以較容易的發(fā)生燃燒；
②導熱；
③實驗誤差小，不會污染空氣；
【探究與反思】（1）合理；
（2）①白磷；
②利用化學反應除去混合物中的一種成分，再測量混合物在反應前后體積或質量的變化，從而得出該成分的含量．

點評 空氣是人類寶貴的自然資源，在中考中占有重要的地位，特別是空氣中氧氣含量的測定，要注意測定原理、實驗關鍵、現象和結論、裝置的評價和改進等內容的考查．