Question

【題目】學習化學離不開實驗和科學探究。
【實驗活動一】甲、乙兩位同學用下圖所示的裝置定量測定空氣中氧氣的體積分數。

已知廣口瓶中空氣體積為250mL（已扣除瓶塞和瓶中水所占體積）
（1）I．①他們實驗過程如下：
②用彈簧夾夾住橡膠管后，將燃燒匙中紅磷在酒精燈上點燃后伸入集氣瓶中，并將導管伸入裝有100mL水的量筒中。
③過一段時間后，打開彈簧夾，等到水不再進入廣口瓶時，從量筒中取出導管，記錄量筒中剩余水的體積。
④甲同學記錄量筒中水的體積為55mL，乙同學記錄量筒中水的體積為44mL。
（2）Ⅱ．仔細閱讀以上實驗過程回答下列問題：
①將上述實驗過程的第一步補充完整：
②紅磷在瓶內燃燒現象是發生反應的文字或符號表達式為
③甲同學測得空氣中氧氣的體積分數為 ， 乙同學測出的氧氣的含量偏（填大或小）
④導致甲同學實驗結果的原因可能是
①紅磷的量不足 ②實驗過程中，沒夾緊彈簧夾
③裝置未完全冷卻就打開彈簧夾 ④點燃紅磷后，燃燒匙伸入集氣瓶中太慢
（3）【實驗與交流】在老師的指導下，甲乙兩位同學又重復幾次該實驗，測出了比較準確的數據。
甲同學提出在不改變其他條件的情況下，能否用木炭代替紅磷做這個實驗呢？
乙同學認為不行，原因是。
（4）【拓展延伸】甲乙兩位同學查閱資料知道紅色的銅絲也能跟空氣中的氧氣反應生成黑色的氧化銅固體。根據此反應原理，他們猜想能否用銅絲準確測定空氣中氧氣的含量呢？于是進行了實驗活動二，裝置如圖2。

【實驗活動二】在由兩個注射器組成的密閉系統內共有50 mL空氣，然后給裝有銅絲的玻璃 管加熱。同時交替推動兩個注射器的活塞，至玻璃管內的黑色固體較長時間內無進一步變化時停止。停止加熱，冷至室溫，讀出殘留的注射器里氣體的體積，算出空氣中氧氣的體積分數約為21%。
仔細閱讀以上實驗過程回答下列問題：
①在實驗的加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器的目的是。寫出該反應的文字表達式。
②從保護環境角度考慮，與用紅磷燃燒的方法相比，用加熱銅絲測空氣中氧氣含量的主要優點是。

Answer 1

【答案】
（1）檢查裝置的氣密性
（2）產生大量白煙,氧氣+磷 五氧化二磷,18%,偏大,①③
（3）木炭與氧氣反應生成二氧化碳導致瓶內壓強無法減小
（4）使銅絲與氧氣充分反應至結束,氧氣+銅 氧化銅,不會產生五氧化二磷白煙污染空氣
【解析】【實驗活動一】
（1）實驗前先檢查裝置的氣密性；
（2）點燃的紅磷，在集氣瓶燃燒，生成大量的白煙．紅磷燃燒生成了五氧化二磷，紅磷在瓶內燃燒的文字表達式為：磷+氧氣五氧化二磷；2P2O5；
甲同學記錄量筒中水的體積為55mL，進入集氣瓶中的水為100mL-55mL=45mL，氧氣的體積分數可為×100%=18%；
18%，乙同學記錄量筒中水的體積為44mL，氧氣的體積分數為×100%=22.4%．乙同學測出的氧氣的含量偏大；
導致甲同學實驗結果偏低的原因可能是紅磷過少或裝置漏氣等；導致乙同學實驗結果偏高的原因可能是 止水夾沒有夾緊，紅磷燃燒時空氣外逸或燃燒匙伸入過慢，集氣瓶中空氣外逸．
（3）【實驗與交流】因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流．
（4）【實驗活動二】
交替緩慢推動兩個注射器，能使封閉空間的氧氣與銅絲充分接觸，使空氣中的氧氣與紅磷充分反應．銅和氧氣加熱，生成氧化銅，該反應的文字表達式為：銅+氧氣氧化銅；
從保護環境角度考慮，與用紅磷燃燒的方法相比，用加熱銅絲測空氣中氧氣含量的主要優點是不會產生五氧化二磷，污染空氣．
故答案為：（1）檢查裝置的氣密性；（2）紅磷燃燒，生成大量的白煙；磷+氧氣五氧化二磷；18%；偏大；①③；（3）木炭與氧氣反應生成二氧化碳導致瓶內壓強無法減小；（4）使銅絲與氧氣充分反應至結束；銅+氧氣氧化銅；不會產生五氧化二磷白煙污染空氣.
（1）任何制取氣體與測定空氣體積的實驗，實驗之前都有檢驗裝置的氣密性；
（2）紅磷和氧氣點燃生成了五氧化二磷；根據量筒中剩余水的體積可計算進入集氣瓶中的水的體積，然后用進入集氣瓶中水的體積除以集氣瓶的容積就是測量的氧氣的體積分數．造成測得氧氣的體積分數小于五分之一的因素可能有：①裝置是否漏氣；②紅磷的用量是否充足；③瓶內的氧氣是否耗盡；④裝置是否冷卻到室溫．造成測得氧氣的體積分數大于五分之一的因素可以從以下兩各方面考慮：①止水夾有沒有夾緊；②燃燒匙伸入是否過慢．
（3）碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內壓強基本不變，水不倒流；
（4）交替緩慢推動兩個注射器，能使兩個注射器內的氧氣與紅磷充分接觸；該裝置是密封的，可以組成生成的五氧化二磷進入空氣.