Question

某�；瘜W興趣小組就空氣中氧氣的含量進行實驗探究，請你參與．
【設計實驗】第一小組同學共同設計了如圖的A、B兩套裝置
（1）你認為合理的是

 

（填編號）．
（2）該實驗觀察到的現象是

 

．
【改進實驗】
第二小組同學設計了C實驗，優(yōu)點是：

 

．
（1）實驗后發(fā)現測定出的空氣中氧氣的體積分數低于

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，這可能是由哪幾種原因引起的？（寫三點）

 

、

 

、

 

．
（2）從實驗現象分析可知：氧氣約占空氣總體積的

 

，氮氣約為

 

．能夠得到該結論主要是運用了氮氣的有關性質是：

 

．

【反思與交流】
（1）此實驗依據的實驗原理是

 

；
（2）在實驗前集氣瓶底預先要放點水，其作用是：

 

、

 

；
（3）小軍反思上述實驗的探究過程后認為：用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實驗時，在藥品的選擇或生成物的要求上應考慮的是（答二點）

 

、

 

．

Answer 1

考點：測定空氣里氧氣含量的探究

專題：科學探究

分析：【設計實驗】同樣都是紅磷，放在不同的位置會對應不同的實驗結果，由于氧氣相對密度較大，因此讓紅磷在較低的位置能夠更有效消耗裝置內的氧氣；
【改進實驗】實驗的改進是建立在實驗原理之上的，本實驗是通過消耗裝置內的氣體和外界液體的補充來實現的，怎么樣能夠使裝置內氧氣被消耗屬于改進的一個方面，本實驗的改進關注點就在于此．至于對紅磷點燃方式的改進，這樣可以如何減少過程中可燃物損失以及提高裝置氣密性上來考慮，在裝置內點燃；
【反思與交流】題目是在研究空氣成分的測定的基礎上進行實驗改進的設計探究題．這就需要首先弄清楚該實驗的基本原理，只有原理清楚，在原理的指導下才能夠進行有效的改性．本實驗是借助能夠和空氣中某一成分的反應消耗掉裝置內氣體，并且通過等體積外界氣體的進入實現對消耗氣體體積的測定．所以在實驗中要保證裝置的氣密性良好，要保證對氣體的盡可能消耗，同時要防止生成新的氣體，即反應所使用物品必須本身是非氣體（這樣可以多加，利于對氧氣的盡可能消耗），同時生成物也不能是氣體（保證外界液體的等量進入）．

解答：解：
【設計實驗】第一小組同學共同設計了如圖的A、B兩套裝置：
（1）實驗A和B的區(qū)別在于紅磷的位置，而這一點與氧氣的密度有關，由于氧氣的密度大于空氣，所以紅磷在稍微低的位置更利于反應的進行，也更利于氧氣的消耗，所以實驗設計A更合理．
（2）該實驗觀察到的現象是 紅磷在裝置內燃燒，發(fā)出大量白煙，同時釋放出大量的熱．在冷卻到室溫后打開止水夾，水進入容器容積的

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．
【改進實驗】第二小組同學設計了C實驗，而實驗C是在裝置內點燃，這樣紅磷不會在裝置外的空氣中燃燒，也就是紅磷燃燒的產物有毒的五氧化二磷不會散失到空氣造成環(huán)境污染，也節(jié)約了紅磷，即C裝置的優(yōu)點是：環(huán)保，同時也利于實驗的結果的準確．
（1）至于其他的實驗現象及誤差分析，要考慮全面就可以．首先注意誤差是小于

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，這樣就與藥品不能將氧氣完全消耗有關，即紅磷的量不足或者氣密性等方面的問題．
（2）對于氮氣的性質，在回答時要和氧氣對比回答，氧氣反應掉了，而氮氣剩余了，說明氮氣是不燃燒也不支持燃燒的，在有水環(huán)境中氮氣能夠安然無恙，說明氮氣難溶于水和也不和水發(fā)生反應．因此要學會從不同角度看問題．
【反思與交流】實驗原理是通過可燃物消耗氧氣使裝置內氣壓減小，外界液體就可以等體積進入，從而測定出氧氣的體積．所以改進實驗要建立的此原理上．至于實驗出現的失敗，就與該原理有關，與是否能夠消耗氧氣有關，與能否完全消耗氧氣有關，與外界氣體能否有效進入有關，而在具體回答是要結合本題的環(huán)境來回答：木炭燃燒生成二氧化碳氣體或者一氧化碳氣體，不能使內部氣壓減少，從而導致不能使外界液體進入．總結以上分析，在選擇該實驗的替代物質時，物質應該滿足：能夠和氧氣等單一物質反應，且本身不能是氣體且生成物不能是氣體（如果能夠想辦法處理后期生成的氣體也可以考慮使用）．
故：（1）通過可燃物消耗氧氣使裝置內氣壓減小，外界液體就可以等體積進入，從而測定出氧氣的體積．
（2）在實驗前集氣瓶底預先要放點水，其作用是：防止濺落物炸裂瓶底、吸收二氧化碳．
（3）能夠和氧氣等單一物質反應，且本身不能是氣體且生成物不能是氣體（如果能夠像辦法處理后期生成的氣體也可以考慮使用）．故答案為：要能消耗氧氣，又不會跟空氣中的其他成分反應，而且生成物為固體．
故答案為：
【設計實驗】（1）A；
（2）紅磷在裝置內燃燒，發(fā)出大量白煙，同時釋放出大量的熱．在冷卻到室溫后打開止水夾，水進入容器容積的

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；
【改進實驗】環(huán)保，同時也利于實驗的結果的準確．
（1）紅磷的量不足；或者裝置氣密性不夠好；沒有等到冷卻到室溫就打開止水夾等
（2）

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．難溶于水、不與水反應、不燃燒、不支持燃燒（合理即可，不求全面）
【反思與交流】（1）通過可燃物消耗氧氣使裝置內氣壓減小，外界液體就可以等體積進入，從而測定出氧氣的體積；
（2）防止濺落物炸裂瓶底、吸收二氧化碳；
（3）要能消耗氧氣，又不會跟空氣中的其他成分反應、生成物為固體．

點評：本考點是測定氧氣在空氣中的體積分數，實驗中要注意裝置的嚴密性、所用藥品的量、生成物的狀態(tài)、氧氣不足

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的誤差分析、對實驗現象的分析等，培養(yǎng)了學生的分析推理能力和嚴謹的實驗態(tài)度．