Question

小明发现：收集的氧气占集气瓶容积的60%（空气占40%）时，能使带火星的木条复燃．那么，使带火星的木条复燃的氧气的浓度最低值是多少呢？小明对此展开探究：
第一组实验：取5支集气瓶，编号为①②③④⑤，分别装入其总容积10%.20% 30%，40%，50%的水．用排水法收集氧气恰好把5只瓶子中的水排去，将带火星的木条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象．
小明在前一组实验的基础上又做了第二组实验和第三组实验，三组实验的数据几现象如下：

	第一组					第二组					第三组
集气瓶号	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的氧气占容积的体积分数	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
带火星的木条的状况			微 亮	亮	复 燃	很 亮	很 亮	复 燃	复 燃	复 燃	很 亮

请根据实验回答下列问题：
（1）写出一个实验室制取氧气的反应方程式

2H₂O₂

MnO2  .

O₂↑+2H₂O

．
（2）使用带火星的木条验满氧气是否可靠？

否

（填“是”或“否”）．
（3）集气瓶中氧气的体积分数=收集的氧气占容积的体积分数+瓶中空气占容积的体积分数×

21

%．
（4）收集的氧气占容积的体积分数最低为

35

%时，可使带火星的木条复燃，这时瓶中氧气的体积分数是

49

%．（结果保留整数）．
（5）用带火星的木条直接检验双氧水收热分解产生的氧气时往往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量的水蒸气所致，此时混合气体中氧气的体积分数随温度的变化曲线如图所示．若只考虑氧气的体积分数对实验的结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将架势双氧水的温度控制在

82

℃
（6）采取半值法探究能减少实验次数．例如：第一组实验若按③④的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的氧气占容积的体积分数应在30% 40%之间，从而省去编号为①③⑤的实验．同理第二组实验可以省去的实验编号为

①、④、⑤

．

Answer 1

分析：本题通过实验探究了能使带火星的木条复燃的氧气含量的最低值问题，针对此问题，设计了几组氧气含量不同的对照实验．通过实验可以看出，不是纯净的氧气，带火星的木条也可以复燃；分析表格可发现收集的氧气占容积的体积分数最低为35%时木条就可复燃，根据空气中原有的氧气和收集到的氧气，就可算出氧气的分数；“半值法”的应用可以减少实验的次数，节约时间，确定时采用的一般是中间值．

解答：解：（1）实验室制取氧气可用过氧化氢和二氧化锰混合制取，反应的化学方程式为：2H₂O₂

MnO2  .

O₂↑+2H₂O；
（2）通过实验可以看出，氧气含量达到35%带火星的木条就可以复燃，所以用带火星的木条验满氧气的方法不可靠；
（3）集气瓶中氧气的体积分数=收集的氧气占容积的体积分数+瓶中空气占容积的体积分数×空气中氧气的体积分数，其中空气中氧气的体积分数为21%；
（4）由图中可知，当氧气的体积分数达到35%时，带火星的木条复燃．故填：35；此时空气还占65%，所以空气中有氧气的量为：65%×21%≈14%，所以此时瓶内共有氧气的分数为：14%+35%=49%，若用氧气占空气体积的五分之一计算，则结果为48%；
（5）只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，则氧气的含量需要在48%～49%，分析坐标，可知道温度大约在82°左右；
（6）采取“半值法”探究能减少实验次数，实际上就是通过实验数据的分析，减少不必要的实验，第二组实验若按②、③的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的氧气占容积的体积分数应在33%～35%之间，从而省去编号①、④、⑤的实验，所以本题答案为：①④⑤．
故答案为：（1）2H₂O₂

MnO2  .

O₂↑+2H₂O；
（2）否；  
（3）21；   
（4）35；49；
（5）82（81～84之间均给分）；   
（6）①、④、⑤．

点评：设计实验时，要明确实验的目的，要注意控制一些变量，本题还采用了“半值法”，从而可减少实验的次数，减少实验的过程．