题目内容
【题目】青竹湖化学兴趣小组利用课余时间做了两个课题研究:
第一个课题:对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进。 将数显设备、气体压强传感器和空气中氧气含量测量装置按下图链接。 装置气密性良好,调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平,此时集气瓶内气体的体积为 V1。关闭活塞。点燃燃烧匙内的红磷,立即塞紧瓶塞,待火焰熄灭后,过一段时间打开活塞,观察到集气瓶中的水位上升。待集气瓶内的水面不再上升时,集气瓶内的气体体积为 V2。然后向右边容器内加入一定量的水至两边水面再次相平,此时集气瓶内的气体 体积为V3。在点燃红磷至打开活塞这一过程中,观察到数显设备显示集气瓶内的气体压强先上升后下降,再趋于稳定。请回答:
(1)数显设备显示,开始一段时间集气瓶内气体压强上升,这是因为温度升高导致的气压变化量______(选填“大于”、“等于”或“小于”)氧气量减少导致的气压变化量;
(2)基于数显设备显示的气压变化,“过一段时间打开活塞”中的“一段时间”指的是火焰熄灭后到___所经历的时间;
(3)在整个实验过程中,集气瓶中减少的氧气体积为_______(选填“V1-V2”,“V1-V3”或“V2-V3”)。
第二个课题:研究用向上排空气法和排水法收集的氧气浓度是否有差异; 做了如下实验:加热高锰酸钾固体,分别用两种方法各收集三瓶氧气,并使用传感器则定收集到的氧气浓度,数据见表,请回答:
收集方法 | 向上排空气法 | 排水法 | ||||
氧气浓度% | 79.6 | 79.7 | 79.9 | 90.0 | 89.8 | 89.3 |
氧气平均浓度% | 79.7 | 89.7 |
(4)用排水法收集氧气时,以观察到___________________为氧气集满的标准;
(5)表中数据显示,以上两种方法中,_______________法收集到的氧气更纯净;
(6)向上排空气法收集到的氧气浓度只有 80%左右的原因有_____________(填字母)。
A.氧气的密度(1.43g/L)仅略大于空气的密度(1.29g/L)
B.加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有 80%左右
C.当观察到带火星木条复燃时,集气瓶内还有空气
D.当氧气进入集气瓶时,瓶内空气与进入的氧气相互扩散
【答案】大于 装置冷却至室温 V1﹣V3 当气泡从瓶口冒出时或观察到瓶中水排尽时 排水 ACD
【解析】
(1)实验开始时,红磷燃烧放热,由于温度升高导致的气压变化量大于氧气量减少导致的气压变化量,所以开始一段时间集气瓶内气体压强上升;
(2)在实验结束后,必须等到装置冷却至室温后才能打开活塞。所以“过一段时间打开活塞”中的“一段时间”指的是火焰熄灭后到装置冷却至室温所经历的时间;
(3)参加反应的氧气即为集气瓶内减少的氧气,其体积为:V1﹣V3;
(4)用排水法收集氧气时,当气泡从瓶口冒出时或观察到瓶中水排尽时,说明该瓶内的气体已集满;
(5)氧气的密度比空气的密度大,不易溶于水,因此能用向上排空气法和排水法收集,排水法收集的氧气比较纯净,由以上信息中也可得到同样结论;
(6)用向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有可能有:氧气的密度略大于空气的密度;当观察到带火星木条复燃时,集气瓶内还有空气;当氧气进入集气瓶时,瓶内空气与进入的氧气相互扩散等;加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度远超过80%。故选ACD。