Question

12．《科學》課本上是用圖甲的裝置來測定空氣中氧氣的體積分數(shù)．而小明通過查詢資料對該實驗進行改進，利用四硫化鈉
（Na₂S₄）固體替代紅磷進行實驗，其反應原理為：
  2Na₂S₄+O₂+2H₂O═8S↓+4NaOH．
實驗步驟：
①將足量的四硫化鈉（Na₂S₄）固體置于試管中，再加入適量的水并迅速塞緊橡膠塞，再充分振蕩．
②測量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數(shù)據(jù)h₁（如圖乙所示）．
③將該試管插入水中（如圖丙所示），取下橡膠塞，觀察到試管內(nèi)液面上升．

④當管內(nèi)液面穩(wěn)定時塞緊橡膠塞．將試管取出，倒轉(zhuǎn)過來，測量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數(shù)據(jù)h₂．
⑤按照①～③再重復實驗2次，3次實驗數(shù)據(jù)如表所示．

	第1次	第2次	第3次
h1/厘米	11.0	11.4	11.6
h2/厘米	8.7	9.1	9.2

（1）步驟①中進行充分振蕩的目的是使反應物充分反應．
（2）根據(jù)3次實驗數(shù)據(jù)，請你計算空氣中氧氣的體積分數(shù)為20.9%（結(jié)果精確到0.1%）；
（3）小明設計的實驗與課本上的實驗相比，其優(yōu)點是節(jié)能、裝置簡單、氣密性好等．（寫出2點）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)信息四硫化鈉和氧氣、水反應生成硫和氫氧化鈉，結(jié)合實驗目的分析振蕩的原因；
（2）根據(jù)h1和h2的高度差可知是消耗氧氣的體積，結(jié)合體積分數(shù)的計算得出結(jié)果；
（3）根據(jù)兩種本題的方法使用的原理進行對比分析．

解答 解：（1）四硫化鈉的作用是消耗氧氣，因此充分振蕩的目的是使氧氣被充分反應，使結(jié)果更準確；
（2）h1和h2的高度差就是消耗氧氣的體積，因此氧氣的體積分數(shù)=$\frac{氧氣的體積}{空氣的體積}$×100%=$\frac{11.0-8.7}{11.0}$×100%=20.9%；故填：20.9%；
（3）小明設計的實驗是利用四硫化鈉消耗氧氣而不產(chǎn)生新的氣體，利用氣體減少的體積就是氧氣的體積從而計算氧氣的體積分數(shù)；課本紅磷消耗氧氣也不產(chǎn)生新的氣體，利用氣壓把水壓入裝置內(nèi)，計算氧氣的體積分數(shù)，因此原理相似；故填：都只消耗空氣中的氧氣且不產(chǎn)生新的氣體（合理即可）
答案：
（1）使反應物充分反應；
（2）20.9%；
（3）節(jié)能、裝置簡單、氣密性好等．

點評 本題通過信息的形式主要考查用測定空氣里氧氣含量的實驗原理、操作步驟、實驗結(jié)論等，培養(yǎng)了學生的分析問題能力及知識遷移運用能力．