Question

9．某校化學興趣小組的同學按照圖1做“測定空氣里氧氣的含量”實驗．他們將燃燒匙內的紅磷點燃后，立即伸入集氣瓶中塞緊橡皮塞，待紅磷熄滅冷卻后，打開彈簧夾，發(fā)現氣體減少的體積小于$\frac{1}{5}$．這是什么原因呢？同學們就該現象做了如下探究：
【提出問題】造成這個結果的原因是什么？如何改進？
【猜想與假設】排除了偶然因素后，其中三位同學對原因做了如下猜想：

（1）對于這一現象的原因，你還能做出怎樣的猜想？請寫出：紅磷的量不足．
【分析與交流】
（2）對小周的猜想，大家一致認為不合理，原因是：酒精燃燒雖能消耗氧氣但生成二氧化碳氣體，導致瓶內外壓強無明顯變化，水很難回流．
【反思與評價】
（3）小明將紅磷換成了足量的鎂條進行燃燒實驗，結果待鎂條熄滅冷卻后，打開彈簧夾，燒杯中的水回流，幾乎占滿了集氣瓶，由此得到的結論是：鎂既能與氧氣發(fā)生化學反應，又能與氮氣發(fā)生化學反應．
【實驗改進】有資料表明：燃燒過程中當氧氣體積分數低于7%時，紅磷就無法繼續(xù)燃燒，因此通過上述實驗，測得結果與理論值誤差較大．小亮根據鐵在空氣中生銹的原理設計圖2實驗裝置，再次測定空氣中氧氣含量，裝置中飽和食鹽水、活性炭會加速鐵生銹，測得實驗數據如表4．

測量項目	實驗前	實驗后
	燒杯中水的體積	燒杯中剩余水的體積	集氣瓶（扣除內容物）和導管的容積
體積/mL	80.0	54.5	126.0

（4）根據表4數據計算，改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分數是20.2%（計算結果精確到0.1%）．
（5）從實驗原理角度分析，改進后的實驗結果比前者準確度更高的原因是：
①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結果更準確；
②測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準．

Answer 1

分析 （1）根據發(fā)現氣體減少的體積小于$\frac{1}{5}$進行猜想解答；
（2）根據酒精中含有碳元素和氫元素，燃燒消耗氧氣的同時產生CO₂和水蒸氣，反應前后氣體總體積無明顯減少解答；
（3）鎂既能與氧氣發(fā)生化學反應，又能與氮氣發(fā)生化學反應；
（4）根據反應前后燒杯內水的體積變化分析；
（5）根據鐵生銹的知識進行分析解答．

解答 解：
（1）①可能是紅磷的量不夠，導致氧氣沒有耗盡；
②可能是紅磷熄滅后還沒等冷卻到室溫，就打開了彈簧夾；
③可能是氧氣含量減少到一定程度的時候，紅磷就不再燃燒了，使氧氣沒有耗盡；
（2）酒精中含有碳元素和氫元素，燃燒消耗氧氣的同時產生CO₂和水蒸氣，反應前后氣體總體積無明顯減少，反應前后壓強無明顯減少；
（3）將紅磷換成了足量的鎂條進行燃燒實驗，結果待鎂條熄滅冷卻后，打開彈簧夾，燒杯中的水回流，幾乎占滿了集氣瓶，說明鎂既能與氧氣發(fā)生化學反應，又能與氮氣發(fā)生化學反應．
（4）根據反應前后燒杯內水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80-54.5=25.5mL，故氧氣的體積分數為$\frac{25.5mL}{126.0mL}×100%$=20.2%；故填：20.2%；
（5）使用鐵的緩慢氧化消耗氧氣，使氧氣消耗的更為徹底，實驗結果更準確，測量時考慮導管容積和扣除內容物后的集氣瓶的體積，使實驗結果更為準確，
故答案為：（1）紅磷的量不足（或紅磷熄滅后未等冷卻到室溫就打開彈簧夾或導管中未注滿水）；（2）酒精燃燒雖能消耗氧氣但生成二氧化碳氣體，導致瓶內外壓強無明顯變化，水很難回流；
（3）鎂既能與氧氣發(fā)生化學反應，又能與氮氣發(fā)生化學反應
（4）20.2%
（5）①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結果更準確；
②測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準．

點評 本考點考查的是空氣中氧氣含量的探究實驗，是中考的主要考點之一．本題根據實驗操作圖，回憶實驗中現象，由實驗中的注意事項，對實驗結果進行評價，從而理解該實驗的探究目的．對實驗結果進行評價，是近幾年中考的重點之一，要好好把握．