Question

某校化學興趣小組的同學按照課本裝置（見圖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，立即伸入廣口瓶中并把塞子塞緊，待紅磷熄滅和冷卻后，打開彈簧夾，觀察集氣瓶中水面變化，發(fā)現(xiàn)氣體減少的體積小于

1

5

．這是什么原因呢？興趣小組的四位同學就該現(xiàn)象做了如下探究．請你參與他們的探究，并回答有關問題：

【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】
排除了屬于偶然現(xiàn)象的原因之后，其中三位同學對原因做了如圖2猜想：
對于這一現(xiàn)象的原因，你還能做出怎樣的猜想？請寫出你的一個合理猜想：

 

．
【分析與交流】
對小周的猜想，大家一致認為小周的猜想不合理，并認為這樣做的結果將使誤差更大，原因是：

 

．
【實驗與結論】
（1）小吳決定使用原裝置重做實驗，并在實驗前重新檢驗了裝置的氣密性．小吳檢驗氣密性的正確方法是：

 

．
（2）為了驗證小施的猜想，同學們將500mL的殘余氣體與足量灼熱的銅粉充分反應，結果發(fā)現(xiàn)銅粉增重0.028g．（為避免殘余氣體中CO₂及水蒸氣可能造成的干擾，在實驗前已將它們除去）
由上述實驗事實可知，殘余氣體中

 

氧氣（填“有”或“沒有”，如果選“沒有”，后一個空填“0”）；殘余氣體中氧氣的體積占

 

%（已知該條件下氧氣的密度為1.4g/L）．
【反思與評價】
針對課本實驗裝置和操作的不足，小沈同學經(jīng)過認真思考，改進并設計了如圖2實驗裝置，與原來的裝置相比較，請你說出新裝置的兩個優(yōu)點：
（1）

 

（2）

 

．

Answer 1

考點：測定空氣里氧氣含量的探究

專題：科學探究

分析：【猜想與假設】根據(jù)發(fā)現(xiàn)氣體減少的體積小于

1

5

進行猜想解答；
【分析與交流】根據(jù)蠟燭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；
【實驗與結論】（1）根據(jù)檢驗裝置氣密性的方法解答；
（2）根據(jù)銅粉增重的原因分析氧氣的存在，并計算其體積分數(shù)；
【反思與評價】
根據(jù)改進的實驗裝置，從裝置的特點、安全、環(huán)保等方面與原來的裝置相比較總結優(yōu)點．

解答：解：
【猜想與假設】
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；
【分析與交流】
蠟燭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；
【實驗與結論】
（1）將裝置如原圖所示重新裝配，在燒杯中注入足量水，打開彈簧夾；用熱毛巾捂住廣口瓶，如果看到有氣泡冒出；撤掉熱毛巾后，導管中將倒吸一段水柱，則裝置的氣密性良好．
（2）根據(jù)將500mL的殘余氣體與足量灼熱的銅粉充分反應，結果發(fā)現(xiàn)銅粉增重0.028g，可知銅粉增重的質量就是消耗氧氣的質量，即0.028g，所以殘余氣體中有氧氣，且其體積為：

0.028g

1.4g/L

×1000ml=20ml，則殘余氣體中氧氣的體積分數(shù)為：

200mL

500mL

×100%=4%；
【反思與評價】改進的實驗裝置，與原來的裝置相比較的優(yōu)點有：
（1）裝置簡單、緊湊，操作方便，現(xiàn)象明顯；
（2）裝置中直接有刻度，方便直接讀取數(shù)據(jù)，利于數(shù)據(jù)比較；（凡是與體積相關的答法均屬此列）
（3）避免原裝置的導管中存在空氣，造成的體積誤差；
（4）讓磷的燃燒在密閉體系中進行，不污染大氣，綠色環(huán)保；
（5）避免燃著的紅磷在伸進廣口瓶的時候造成熱空氣的散逸，影響實驗的科學性．
故答案為：
【猜想與假設】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
【分析與交流】蠟燭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
【實驗與結論】（1）將裝置如原圖所示重新裝配，在燒杯中注入足量水，打開彈簧夾；用熱毛巾捂住廣口瓶，如果看到有氣泡冒出；撤掉熱毛巾后，導管中將倒吸一段水柱，則裝置的氣密性良好．
（2）4；
【反思與評價】（1）裝置簡單、緊湊，操作方便，現(xiàn)象明顯；
（2）裝置中直接有刻度，方便直接讀取數(shù)據(jù)，利于數(shù)據(jù)比較；（凡是與體積相關的答法均屬此列）

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(jù)實驗操作圖，回憶實驗中現(xiàn)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．