Question

11．小芳同学用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，并按如图装置进行实验．
小芳检查装置气密性后，将盛有足量红热木炭的燃烧匙迅速伸入集气瓶中，并把塞子塞紧，待红热的木炭熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，并未发现倒吸现象．经过认真分析，小芳发现实验失败的原因是木炭燃烧生成二氧化碳，使瓶内压强基本不变，所以水不能倒吸．

Answer 1

分析 题目是在研究空气成分的测定的基础上进行实验改进的设计探究题．这就需要首先弄清楚该实验的基本原理，只有原理清楚，在原理的指导下才能够进行有效的改性．本实验是借助能够和空气中某一成分的反应消耗掉装置内气体，并且通过等体积外界气体的进入实现对消耗气体体积的测定．所以在实验中要保证装置的气密性良好，要保证对气体的尽可能消耗，同时要防止生成新的气体，即反应所使用物品必须本身是非气体（这样可以多加，利于对氧气的尽可能消耗），同时生成物也不能是气体（保证外界液体的等量进入）．

解答 解：实验原理是通过可燃物消耗氧气使装置内气压减小，外界液体就可以等体积进入，从而测定出氧气的体积．所以改进实验要建立的此原理上．至于实验出现的失败，就与该原理有关，与是否能够消耗氧气有关，与能否完全消耗氧气有关，与外界气体能否有效进入有关，而在具体回答是要结合本题的环境来回答：木炭燃烧生成二氧化碳气体或者一氧化碳气体，不能使内部气压减少，从而导致不能使外界液体进入．总结以上分析，在选择该实验的替代物质时，物质应该满足：能够和氧气等单一物质反应，且本身不能是气体且生成物不能是气体（如果能够想办法处理后期生成的气体也可以考虑使用）．
故：装置内外没有明显的气压变化（也可以从生成物是气体考虑）．
故答案为：木炭燃烧生成二氧化碳，使瓶内压强基本不变，所以水不能倒吸．

点评 对实验改进要充分结合实验原理来进行，同时在改进过程中要考虑物质本身的性质特点（如木炭的燃烧对应产物不仅仅是二氧化碳的问题）．