题目内容

在“氧气的制取和性质”实验课中，某同学取一段纱窗网上的细铁丝，在自己收集到的氧气中做“铁丝在氧气中燃烧”的实验．结果没有观察到“火星四射”的现象，请分析此实验失败的一种可能原因：．若经改进实验成功了，其反应的化学方程式为．用来测定空气成分的方法很多，如图1所示的是用红磷在空气中燃烧的测定方法．实验过程是：

第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记．
第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧．
第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的 $数学公式$ ．
请回答下列问题：
（1）集气瓶中剩余的气体主要是．
（2）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的 $数学公式$ ，你认为导致这一结果的原因可能是、．
（3）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图2所示），你认为改进后的优点是：；太阳光．
结合下列图示装置，回答有关问题．

（1）写出编号所指仪器的名称：a；b．用A装置制取某种气体的一个化学方程式为．
（2）实验室中，用加热高锰酸钾的方法制取氧气，发生装置可选用（填标号）；用向上排空气法收集氧气，应如何验满？．
（3）氢气是最清洁的燃料，它的密度比空气小，难溶于水，实验室常用锌粒与稀硫酸反应来制得．其化学方程式为．收集氢气的装置可选用或．（填标号）

解：氧气的制取和性质：
由铁丝在氧气中燃烧的实验，没有观察到“剧烈燃烧，火星四射”的现象的原因较多，可能是：铁丝已经生锈或收集的氧气不纯；温度没有达到铁的着火点等；铁在氧气中燃烧生成了四氧化三铁，反应的方程式是：3Fe+2O₂ $\text{[math]}$ Fe₃O₄；
测定空气成分：
（1）由空气的成分可知，氧气与红磷反应生成了五氧化二磷，剩余的气体主要是氮气；
（2）在该实验中，如果红磷的量不足不能完全消耗氧气或装置漏气，就会使进入集气瓶中水的体积不到总容积的 $\text{[math]}$ ；
（3）对比图1、图2装置可知，图2利用凹透镜将太阳光聚焦引燃红磷，不需要打开瓶塞，空气出不来也进不去，测量比较准确；如用酒精灯引燃红磷由于磷燃烧放出大量的热，打开瓶塞时容易使空气受热而逸出，可以误差少或无污染；
结合下列图示装置，回答有关问题：
（1）图中标号仪器的名称是：a试管，b酒精灯，由A装置的特点可知，属于加热固体制取气体，可用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物来制取氧气，反应的方程式是：2KClO₃ $\text{[math]}$ 2KCl+3O₂↑；
（2）实验室中用加热高锰酸钾的方法制取氧气，属于加热固体制取气体，发生装置可选用A；由于氧气能支持燃烧，所以，用向上排空气法收集氧气，验满的方法是：将带火星的木条放在集气瓶口，若带火星的木条复燃，说明收集已满；
（3）实验室常用锌粒与稀硫酸反应来制取氢气，反应的化学方程式为：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑，由于氢气密度比空气小，难溶于水，所以收集氢气的装置可选用C或E．
故答为：铁丝已经生锈（或收集的氧气不纯；温度没有达到铁的着火点等）；3Fe+2O₂ $\text{[math]}$ Fe₃O₄；（1）氮气；红磷的量不足，装置漏气；（3）用凹透镜将太阳光聚焦引燃红磷，避免因拨出橡皮塞引燃红磷造成气体逸出，造成实验误差，同时还可避免五氧化二磷逸散到空气中污染空气，节省能源，无污染；（1）试管，酒精灯，2KClO₃ $\text{[math]}$ 2KCl+3O₂↑；（2）A，将带火星的木条放在集气瓶口，若带火星的木条复燃，说明收集已满；（3）Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑，C，E．
分析：氧气的制取和性质：根据铁丝在氧气中燃烧的实验方面进行分析、判断，从而得出正确的结论；
测定空气成分：根据空气的成分、测定空气中氧气实验的注意事项进行分析．对比图1、图2装置，从装置的特点及节能、环保等方面进行分析；
结合下列图示装置，回答有关问题．熟悉常见仪器的名称、用途，根据反应物的状态、反应条件确定发生装置，根据气体的收集方法确定收集装置，根据制取气体的反应原理写出反应的方程式．
点评：根据实验操作图，回忆实验中注意事项，从而回答该实验的有关问题．对于实验的改进，要从原理上来考虑．

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