题目内容

某校初三研究性学习小组为探究空气中氧气的体积分数，设计了如下图所示的装置，其中A是带刻度的容积为700mL的圆筒状玻璃反应器． B是敞口玻璃瓶．C是连通A，B的橡皮管．D是密封盖（其他辅助装置略）．
他们的操作过程如下：
惰性电热板
a．检查装置的气密性；
b．在B中加入水，并调整B的高度，使A中的液面至刻度500mL处；
c．将一定量的白磷平铺在惰性电热板上，盖紧密封盖D；
d．通电加热白磷．待充分反应后，调整B的高度使容器A、B中的液面保持水平，记录A中气体体积为420mL （注：A容器内固态物质所占的体积忽略不计）．
（1）当操作d结束时，装置A中液面的刻度约为420mL．本次实验测得氧气在空气中的体积分数为______；请你说出产生误差的一个原因______．
（2）测定空气中氧气的体积分数时，通常选用红磷或者白磷，而不用木炭．请你说说不用木炭的理由______．
（3）该小组中有同学提出：如果用木炭代替白磷也能测定空气中氧气的体积分数，只要将水换成一种溶液，则该溶液是______．

【答案】分析：（1）根据红磷消耗的氧气的体积计算氧气在空气中的体积分数，氧气少于空气体积的20%的原因可以从装置漏气，红磷量少，装置未冷却到室温方面考虑；
（2）根据木炭燃烧生成物的状态分析；
（3）根据二氧化碳能与碱溶液反应的性质解答．
解答：解：（1）本次实验测得氧气在空气中的体积分数为

×100%=16%＜20%，产生误差的原因可能是：装置漏气，白磷太少；未冷却到室温就读数等．
（2）测定空气中氧气的体积分数时，通常选用红磷或者白磷，而不用木炭．原因是木炭燃烧生成二氧化碳气体，不能保证被水完全吸收，会达不到实验目的．
（3）二氧化碳能与碱溶液反应，即碱溶液能吸收大量的二氧化碳，故可选用氢氧化钠等碱溶液来代替水．
故答案为：（1）16%；白磷太少；未冷却到室温就读数等
（2）木炭燃烧生成二氧化碳气体，不能保证被水完全吸收
（3）氢氧化钠溶液或者其他碱溶液
点评：此题在用红磷和集气瓶测定氧气在空气中体积分数的实验的基础上做了改进，但反应原理是相同的，同学们可参照原来的实验进行解答此题．