Question

14．某�；瘜W(xué)興趣小組就空氣中氧氣的含量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)你參與．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】第一小組同學(xué)共同設(shè)計(jì)了如圖的A、B兩套裝置
（1）你認(rèn)為合理的是A（填編號(hào)）．
（2）該實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象是紅磷在裝置內(nèi)燃燒，發(fā)出大量白煙，同時(shí)釋放出大量的熱．在冷卻到室溫后打開(kāi)止水夾，水進(jìn)入容器容積的$\frac{1}{5}$．
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)】
第二小組同學(xué)設(shè)計(jì)了C實(shí)驗(yàn)，優(yōu)點(diǎn)是：環(huán)保，同時(shí)也利于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的準(zhǔn)確．
（1）實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)測(cè)定出的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)低于$\frac{1}{5}$，這可能是由哪幾種原因引起的？（寫(xiě)三點(diǎn)）紅磷的量不足、裝置氣密性不夠好、沒(méi)有等到冷卻到室溫就打開(kāi)止水夾等．
（2）從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析可知：氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$，氮?dú)饧s為$\frac{4}{5}$．能夠得到該結(jié)論主要是運(yùn)用了氮?dú)獾挠嘘P(guān)性質(zhì)是：難溶于水、不與水反應(yīng)、不燃燒、不支持燃燒．

【反思與交流】
（1）此實(shí)驗(yàn)依據(jù)的實(shí)驗(yàn)原理是通過(guò)可燃物消耗氧氣使裝置內(nèi)氣壓減小，外界液體就可以等體積進(jìn)入，從而測(cè)定出氧氣的體積；
（2）在實(shí)驗(yàn)前集氣瓶底預(yù)先要放點(diǎn)水，其作用是：降溫、防止濺落物炸裂瓶底、吸收五氧化二磷；
（3）小軍反思上述實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程后認(rèn)為：用燃燒法測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在藥品的選擇或生成物的要求上應(yīng)考慮的是（答二點(diǎn)）要能消耗氧氣，又不會(huì)跟空氣中的其他成分反應(yīng)、生成物為固體．

Answer 1

分析 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】同樣都是紅磷，放在不同的位置會(huì)對(duì)應(yīng)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由于氧氣相對(duì)密度較大，因此讓紅磷在較低的位置能夠更有效消耗裝置內(nèi)的氧氣；
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)是建立在實(shí)驗(yàn)原理之上的，本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)消耗裝置內(nèi)的氣體和外界液體的補(bǔ)充來(lái)實(shí)現(xiàn)的，怎么樣能夠使裝置內(nèi)氧氣被消耗屬于改進(jìn)的一個(gè)方面，本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)關(guān)注點(diǎn)就在于此．至于對(duì)紅磷點(diǎn)燃方式的改進(jìn)，這樣可以如何減少過(guò)程中可燃物損失以及提高裝置氣密性上來(lái)考慮，在裝置內(nèi)點(diǎn)燃；
【反思與交流】題目是在研究空氣成分的測(cè)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的設(shè)計(jì)探究題．這就需要首先弄清楚該實(shí)驗(yàn)的基本原理，只有原理清楚，在原理的指導(dǎo)下才能夠進(jìn)行有效的改性．本實(shí)驗(yàn)是借助能夠和空氣中某一成分的反應(yīng)消耗掉裝置內(nèi)氣體，并且通過(guò)等體積外界氣體的進(jìn)入實(shí)現(xiàn)對(duì)消耗氣體體積的測(cè)定．所以在實(shí)驗(yàn)中要保證裝置的氣密性良好，要保證對(duì)氣體的盡可能消耗，同時(shí)要防止生成新的氣體，即反應(yīng)所使用物品必須本身是非氣體（這樣可以多加，利于對(duì)氧氣的盡可能消耗），同時(shí)生成物也不能是氣體（保證外界液體的等量進(jìn)入）．

解答 解：
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】第一小組同學(xué)共同設(shè)計(jì)了如圖的A、B兩套裝置：
（1）實(shí)驗(yàn)A和B的區(qū)別在于紅磷的位置，而這一點(diǎn)與氧氣的密度有關(guān)，由于氧氣的密度大于空氣，所以紅磷在稍微低的位置更利于反應(yīng)的進(jìn)行，也更利于氧氣的消耗，所以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)A更合理．
（2）該實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象是 紅磷在裝置內(nèi)燃燒，發(fā)出大量白煙，同時(shí)釋放出大量的熱．在冷卻到室溫后打開(kāi)止水夾，水進(jìn)入容器容積的$\frac{1}{5}$．
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)】第二小組同學(xué)設(shè)計(jì)了C實(shí)驗(yàn)，而實(shí)驗(yàn)C是在裝置內(nèi)點(diǎn)燃，這樣紅磷不會(huì)在裝置外的空氣中燃燒，也就是紅磷燃燒的產(chǎn)物有毒的五氧化二磷不會(huì)散失到空氣造成環(huán)境污染，也節(jié)約了紅磷，即C裝置的優(yōu)點(diǎn)是：環(huán)保，同時(shí)也利于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的準(zhǔn)確．
（1）至于其他的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及誤差分析，要考慮全面就可以．首先注意誤差是小于$\frac{1}{5}$，這樣就與藥品不能將氧氣完全消耗有關(guān)，即紅磷的量不足或者氣密性等方面的問(wèn)題．
（2）對(duì)于氮?dú)獾男再|(zhì)，在回答時(shí)要和氧氣對(duì)比回答，氧氣反應(yīng)掉了，而氮?dú)馐Ｓ嗔�，說(shuō)明氮?dú)馐遣蝗紵�也不支持燃燒的，在有水環(huán)境中氮?dú)饽軌虬踩粺o(wú)恙，說(shuō)明氮?dú)怆y溶于水和也不和水發(fā)生反應(yīng)．因此要學(xué)會(huì)從不同角度看問(wèn)題．
【反思與交流】實(shí)驗(yàn)原理是通過(guò)可燃物消耗氧氣使裝置內(nèi)氣壓減小，外界液體就可以等體積進(jìn)入，從而測(cè)定出氧氣的體積．所以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)要建立的此原理上．至于實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的失敗，就與該原理有關(guān)，與是否能夠消耗氧氣有關(guān)，與能否完全消耗氧氣有關(guān)，與外界氣體能否有效進(jìn)入有關(guān)，而在具體回答是要結(jié)合本題的環(huán)境來(lái)回答：木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w或者一氧化碳?xì)怏w，不能使內(nèi)部氣壓減少，從而導(dǎo)致不能使外界液體進(jìn)入．總結(jié)以上分析，在選擇該實(shí)驗(yàn)的替代物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)應(yīng)該滿(mǎn)足：能夠和氧氣等單一物質(zhì)反應(yīng)，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：（1）通過(guò)可燃物消耗氧氣使裝置內(nèi)氣壓減小，外界液體就可以等體積進(jìn)入，從而測(cè)定出氧氣的體積．
（2）在實(shí)驗(yàn)前集氣瓶底預(yù)先要放點(diǎn)水，其作用是：降溫；防止濺落物炸裂瓶底、吸收五氧化二磷．
（3）能夠和氧氣等單一物質(zhì)反應(yīng)，且本身不能是氣體且生成物不能是氣體（如果能夠像辦法處理后期生成的氣體也可以考慮使用）．故答案為：要能消耗氧氣，又不會(huì)跟空氣中的其他成分反應(yīng)，而且生成物為固體．
故答案為：
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）A；
（2）紅磷在裝置內(nèi)燃燒，發(fā)出大量白煙，同時(shí)釋放出大量的熱．在冷卻到室溫后打開(kāi)止水夾，水進(jìn)入容器容積的$\frac{1}{5}$；
【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)】環(huán)保，同時(shí)也利于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的準(zhǔn)確．
（1）紅磷的量不足；裝置氣密性不夠好；沒(méi)有等到冷卻到室溫就打開(kāi)止水夾等
（2）$\frac{1}{5}$；$\frac{4}{5}$．難溶于水、不與水反應(yīng)、不燃燒、不支持燃燒（合理即可，不求全面）
【反思與交流】（1）通過(guò)可燃物消耗氧氣使裝置內(nèi)氣壓減小，外界液體就可以等體積進(jìn)入，從而測(cè)定出氧氣的體積；
（2）降溫；防止濺落物炸裂瓶底、吸收五氧化二磷；
（3）要能消耗氧氣，又不會(huì)跟空氣中的其他成分反應(yīng)；生成物為固體．

點(diǎn)評(píng) 本考點(diǎn)是測(cè)定氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)，實(shí)驗(yàn)中要注意裝置的嚴(yán)密性、所用藥品的量、生成物的狀態(tài)、氧氣不足$\frac{1}{5}$的誤差分析、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析等，培養(yǎng)了學(xué)生的分析推理能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度．