Question

5．小麗對家中的家用制氧機（如圖1）產(chǎn)生了濃厚的興趣．她通過閱讀說明書了解到家用制氧機的工作原理如下：加壓時，裝填制氧機內(nèi)部的分子篩吸附空氣中的氮氣，制取高濃度氧氣．減壓時，分子篩將所吸附的氮氣排放．整個過程中，分子篩并不消耗．小麗用這臺家用制氧機制取并收集了一袋氣體，帶到實驗室對其進行研究．

（1）實驗I：小麗欲通過以下實驗驗證所收集的氣體是否為純凈的氧氣
【實驗記錄】

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	化學方程式
取一只250mL的集氣瓶，用排氣法收集一瓶所帶氣體，然后把一小塊燃著的木炭插入集氣瓶中	木炭燃燒得更旺	化學方程式I

表中，化學方程式I是C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂．
【實驗結論】收集的氣體是純凈的氧氣
【實驗反思】老師指出上述實驗并不能證明小麗所帶來的氣體一定是純凈的氧氣．該實驗不能證明所收集氣體為純凈氧氣的原因是木炭在集氣瓶中燃燒得更旺只能說明集氣瓶中氧氣的含量高于空氣中氧氣的含量，不能說明集氣瓶中氧氣含量為100%．
（2）實驗II：測定小麗所帶氣體中氧氣的含量
同學們在老師的指導下設計了如圖2所示裝置，進行實驗，并重復多次．
【實驗記錄】

實驗操作		主要實驗現(xiàn)象	實驗結論及解釋
①	檢查裝置的氣密性	/	裝置的氣密性良好
②	加入藥品，將裝置連接固定	/	/
③	打開止水夾a和b，向A中緩慢鼓入一定量氣體后關閉止水夾a和b	A中水進入到B中，B中水的體積為200mL	收集200mL氣體
④	用凸透鏡聚光引燃白磷	燃燒，產(chǎn)生大量白煙	/
⑤	待白磷熄滅并冷卻到室溫，進行操作I	現(xiàn)象I	小麗收集的氣體不是純凈的氧氣

表中，操作I是打開止水夾b；現(xiàn)象I是B中部分水被吸入A中．
【數(shù)據(jù)記錄】

實驗次序	1	2	3	4	5
B中剩余水體積/mL	100	42	39	41	38

【數(shù)據(jù)處理】已知，在如表數(shù)據(jù)中，第1組數(shù)據(jù)偏差較大，存在明顯誤差，在數(shù)據(jù)處理時應刪去．小麗所帶氣體中氧氣的體積分數(shù)為80%
【實驗反思】這臺家用制氧機制氧氣的過程發(fā)生的變化屬于物理變化（填“物理變化”或“化學變化”）
導致第1組數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大誤差的可能原因是白磷量不足．

Answer 1

分析 實驗I：
【實驗記錄】：根據(jù)木條燃燒的反應原理書寫方程式；
【實驗反思】：木炭在集氣瓶中燃燒得更旺只能說明集氣瓶中氧氣的含量高于空氣中氧氣的含量，不能說明
集氣瓶中氧氣含量為100%；
實驗II：
【實驗記錄】：根據(jù)利用白磷燃燒測定氧氣含量的原理回答：裝置A中進入水的體積就是氧氣的體積；
【數(shù)據(jù)處理】：為了縮小誤差，可求出另外4次的平均值作為最終結果，則小麗所帶氣體中氧氣的體積為200mL-（42mL+39mL+41mL+38mL）÷4=160mL，并進一步計算出氧氣的體積分數(shù)；
【實驗反思】：（1）根據(jù)題意并結合物理變化和化學變化的判斷依據(jù)分析解答；
（2）第1組數(shù)據(jù)較大，說明氧氣沒有被消耗完，最可能的情況就是白磷量不足，不足以消耗所有的氧氣．

解答 解：實驗I：
【實驗記錄】木炭在氧氣中充分燃燒，生成二氧化碳氣體，故反應的化學方程式為 C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂；
【實驗反思】根據(jù)實驗現(xiàn)象“木炭燃燒得更旺”可知，集氣瓶中的氧氣濃度很高，但不一定是純凈的氧氣；
實驗II：
【實驗記錄】結合空氣中氧氣含量的測定分析，由于白磷能與氧氣反應，故反應后，集氣瓶中因氧氣的減少而使壓強變小，待白磷熄滅并冷卻到室溫時，打開止水夾b，會看到B中部分水被吸入A中；
【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)題意，由于第1組數(shù)據(jù)偏差較大，存在明顯誤差，故在數(shù)據(jù)處理時已刪去；為了進一步縮小誤差，可求出另外4次的平均值作為最終結果，則小麗所帶氣體中氧氣的體積為200mL-（42mL+39mL+41mL+38mL）÷4=160mL，故氧氣的體積分數(shù)=$\frac{160mL}{200mL}$×100%=80%；
【實驗反思】
（1）根據(jù)題意可知，這臺家用制氧機在制氧氣的過程中，只是將空氣中的氮氣和氧氣分離，而沒有新物質生成，故發(fā)生的變化屬于物理變化；
（2）根據(jù)題意可知，B中剩余的水越多，說明消耗的氧氣越少，壓強變化小，倒吸的水也就少，所以第1組數(shù)據(jù)較大，說明氧氣沒有被消耗完，最可能的情況就是白磷量不足，不足以消耗所有的氧氣；
故答案為：
實驗I：
C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂；木炭在集氣瓶中燃燒得更旺只能說明集氣瓶中氧氣的含量高于空氣中氧氣的含量，不能說明集氣瓶中氧氣含量為100%（其他合理答案均可）；
實驗II：
打開止水夾b；B中部分水被吸入A中（其他合理答案均可）；
【數(shù)據(jù)處理】80；
【實驗反思】物理變化；白磷量不足．

點評 對于驗證型實驗探究，要熟記物質的性質或變化規(guī)律，根據(jù)給出的實驗設計方案，進行實驗、分析和探究，并通過觀察、記錄和分析的實驗現(xiàn)象，來驗證該物質的性質或變化規(guī)律等．