Question

11．小芳同學用木炭代替紅磷測定空氣中氧氣的含量，并按如圖裝置進行實驗．
小芳檢查裝置氣密性后，將盛有足量紅熱木炭的燃燒匙迅速伸入集氣瓶中，并把塞子塞緊，待紅熱的木炭熄滅并冷卻至室溫后，打開彈簧夾，并未發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象．經過認真分析，小芳發(fā)現(xiàn)實驗失敗的原因是木炭燃燒生成二氧化碳，使瓶內壓強基本不變，所以水不能倒吸．

Answer 1

分析 題目是在研究空氣成分的測定的基礎上進行實驗改進的設計探究題．這就需要首先弄清楚該實驗的基本原理，只有原理清楚，在原理的指導下才能夠進行有效的改性．本實驗是借助能夠和空氣中某一成分的反應消耗掉裝置內氣體，并且通過等體積外界氣體的進入實現(xiàn)對消耗氣體體積的測定．所以在實驗中要保證裝置的氣密性良好，要保證對氣體的盡可能消耗，同時要防止生成新的氣體，即反應所使用物品必須本身是非氣體（這樣可以多加，利于對氧氣的盡可能消耗），同時生成物也不能是氣體（保證外界液體的等量進入）．

解答 解：實驗原理是通過可燃物消耗氧氣使裝置內氣壓減小，外界液體就可以等體積進入，從而測定出氧氣的體積．所以改進實驗要建立的此原理上．至于實驗出現(xiàn)的失敗，就與該原理有關，與是否能夠消耗氧氣有關，與能否完全消耗氧氣有關，與外界氣體能否有效進入有關，而在具體回答是要結合本題的環(huán)境來回答：木炭燃燒生成二氧化碳氣體或者一氧化碳氣體，不能使內部氣壓減少，從而導致不能使外界液體進入．總結以上分析，在選擇該實驗的替代物質時，物質應該滿足：能夠和氧氣等單一物質反應，且本身不能是氣體且生成物不能是氣體（如果能夠想辦法處理后期生成的氣體也可以考慮使用）．
故：裝置內外沒有明顯的氣壓變化（也可以從生成物是氣體考慮）．
故答案為：木炭燃燒生成二氧化碳，使瓶內壓強基本不變，所以水不能倒吸．

點評 對實驗改進要充分結合實驗原理來進行，同時在改進過程中要考慮物質本身的性質特點（如木炭的燃燒對應產物不僅僅是二氧化碳的問題）．