Question

3．某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)對水的組成和氧氣的性質(zhì)做了以下探究實驗：

探究一：圖甲實驗用于測定水的組成．
（1）負(fù)極產(chǎn)生的氣體可用燃燒的木條檢驗．
（2）寫出電解水的文字或符號表達(dá)式水$\stackrel{通電}{→}$氫氣+氧氣，或2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．
（3）該實驗得出的結(jié)論是水是由氫元素和氧元素組成的，下列反應(yīng)中，也能說明水的組成的是A（填序號）
A．H₂和O₂反應(yīng)  B．H₂和C1₂反應(yīng)   C．H₂和CuO反應(yīng)生成水和銅
探究二：某同學(xué)發(fā)現(xiàn)將帶火星的木條伸入氧氣含量約占40%的空氣樣品中就能復(fù)燃，那么能使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣含量的最低值是多少呢？小亮同學(xué)設(shè)計了如下實驗進(jìn)行探究：
第一組實驗：取5只集氣瓶，編號為①、②、③、④、⑤，分別裝入其總?cè)莘e10%、20%、30%、40%、50%的水．用排水法收集氧氣，恰好把5只集氣瓶中的水排去．將帶火星的木條依次插入①～⑤號瓶中，記錄實驗現(xiàn)象．
小亮在前一組實驗的基礎(chǔ)上又做了第二組和第三組實驗，并進(jìn)行了記錄．

	第一組					第二組					第三組
集氣瓶編號	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的氧氣占集氣瓶的體積分?jǐn)?shù)	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
帶火星木條的狀況	微亮	亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮

請回答下列問題：
（1）用帶火星的木條驗滿氧氣的方法是否可靠否（填“是”或“否”）．
（2）寫出鐵在氧氣中燃燒的文字或符號表達(dá)式鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵，或3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
（3）采取“半值法”探究能減少實驗次數(shù)．例如：第一組實驗若按③、④的編號順序進(jìn)行實驗，即可確定下一組實驗收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在30%～40%之間，從而省去編號①、②、⑤的實驗．同理，第二組實驗可以省去的實驗編號為①④⑤．
（4）收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時，可使帶火星的木條復(fù)燃，這時集氣瓶中氧氣分?jǐn)?shù)約為49%（計算結(jié)果保留整數(shù)）．
（5）用帶火星的木條直接檢驗雙氧水受熱分解產(chǎn)生的氧氣時，往往難以復(fù)燃，這是因為在加熱生成氧氣的同時產(chǎn)生大量水蒸汽所致，此時混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖乙所示．若只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對實驗結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，應(yīng)將加熱雙氧水的最高溫度控制在大約87℃．某同學(xué)改用如圖丙裝置后能使帶火星的木條復(fù)燃其原因是冰水混合物使水蒸氣冷凝，提高了氧氣的體積分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 探究一：
電解水時，正極產(chǎn)生的是氧氣，負(fù)極產(chǎn)生的是氫氣，氧氣和氫氣的體積比約為1：2； 
氫氣燃燒時產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，放熱，生成水；
探究二：
根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以判斷相關(guān)方面的問題；
鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；
氧氣能夠支持燃燒，能使帶火星的木條復(fù)燃．

解答 解：探究一：
（1）負(fù)極產(chǎn)生的氣體是氫氣，可用燃燒的木條檢驗，檢驗方法是：把燃燒的木條靠近管口，打開活塞，氣體燃燒，發(fā)出淡藍(lán)色火焰．
故填：燃燒的木條．
（2）電解水的文字表達(dá)式和化學(xué)方程式為：水$\stackrel{通電}{→}$氫氣+氧氣，2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．
故填：水$\stackrel{通電}{→}$氫氣+氧氣，或2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．
（3）該實驗得出的結(jié)論是水是由氫元素和氧元素組成的，氫氣燃燒生成水，也能說明水是由氫元素和氧元素組成的．
故填：A．
探究二：
（1）由表中數(shù)據(jù)可知，帶火星的木條在不是純凈的氧氣中也能夠復(fù)燃，因此用帶火星的木條驗滿氧氣的方法不可靠．
故填：否．
（2）鐵在氧氣中燃燒的文字表達(dá)式和化學(xué)方程式為：鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵，3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故填：鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵，或3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
（3）第一組實驗若按③、④的編號順序進(jìn)行實驗，即可確定下一組實驗收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在30%～40%之間，從而省去編號①、②、⑤的實驗．同理，第二組實驗若按②、③的編號順序進(jìn)行實驗，即可確定下一組實驗收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在33%～35%之間，從而省去編號①、④、⑤的實驗，
因此第二組實驗可以省去的實驗編號為①④⑤．
故填：①④⑤．
（4）由第三組實驗可知，收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)為34%時，帶火星的木條不能復(fù)燃，因此收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時，可使帶火星的木條復(fù)燃；
這時集氣瓶中氧氣分?jǐn)?shù)約為：（1-35%）×21%+35%≈49%．
故填：35；49．
（5）若只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對實驗結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，應(yīng)將加熱雙氧水的最高溫度控制在大約87℃，這是因為87℃時，氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為49%，如果溫度高于87℃時，氧氣的體積分?jǐn)?shù)會小于49%，不能使帶火星的木條復(fù)燃；
改用如圖丙裝置后能使帶火星的木條復(fù)燃其原因是冰水混合物使水蒸氣冷凝，提高了氧氣的體積分?jǐn)?shù)．
故填：87；冰水混合物使水蒸氣冷凝，提高了氧氣的體積分?jǐn)?shù)．

點評 實驗現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實質(zhì)奠定基礎(chǔ)．