Question

8．用实验法研究物质的组成及变化
化学是一门实验的科学，化学实验是化学研究的重要方法之一，以下是同学们做过的几个实验．
请回答以下有关问题；

（1）图A中若铜粉用量不足，测得空气中氧气的体积分数将小于（填“大于”或“小于”）$\frac{1}{5}$，在实验加热过程中，缓慢推动注射器活塞的目的是使空气中氧气与铜粉充分反应．
（2）图B中实验运用了控制变量，对照实验的研究方法，二氧化锰在反应前后质量与化学性质均不改变，右边试管发生反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（3）图C中的实验证明蜡烛中含有氢元素的实验现象是烧杯内壁有水雾，欲证明蜡烛中含有碳元素，还需进行的实验是通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊．该实验一段时间后观察到蜡烛熄灭了，由此现象得到的结论是蜡烛燃烧需要氧气．
（4）图D中反应后天平不平衡，有人说：该反应不符合质量守恒定律，你认为这种说法是否正确？你的理由是不正确；符合质量守恒定律，反应后产生的气体未被称量到，所以反应后质量减少．
（5）图E中的实验瓶底放少量水或铺一层细砂的目的是防止产生的高温熔融物使集气瓶底部炸裂．

Answer 1

分析 （1）根据测定空气中氧气的体积分数实验的原理、注意事项分析回答误差原因解答；
（2）根据实验对比结合催化剂的特点分析；
（3）根据质量守恒定律以及燃烧的条件来分析；
（4）根据质量守恒定律的内容分析；
（5）根据铁丝燃烧的现象及实验注意事项分析．

解答 解：（1）在测定空气中氧气的体积分数时，若铜粉用量不足，没有将氧气消耗尽，测得空气中氧气的体积分数将小于$\frac{1}{5}$，在实验加热过程中，为使空气中的氧气充分反应，应交替缓慢推动两个注射器活塞；
（2）图B通过等体积等浓度的过氧化氢加二氧化锰能够加快反应的速率，是通过控制变量，对照实验得出结论；二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，因此反应前后质量与化学性质都不变；过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）证明蜡烛中含有氢元素，可验证蜡烛燃烧生成物中有水来证明，实验证明蜡烛中含有氢元素的实验现象是烧杯内壁有水雾；欲证明蜡烛中含有碳元素，还需进行的实验是通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊；烧杯中蜡烛很快熄灭，是因为烧杯中的氧气耗尽了，说明蜡烛燃烧需要氧气；
（4）装置D中将盐酸与石灰石混合，反应停止后，天平不平衡，因为盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳气体，逸入空气，因此质量减少；
故填：不正确；符合质量守恒定律，反应后产生的气体未被称量到，所以反应后质量减少；
（5）铁丝在氧气中燃烧：观察到铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出大量的热；燃烧产生四氧化三铁；该实验瓶底放少量水或铺一层细砂的目的是防止产生的高温熔融物使集气瓶底部炸裂；
故答案为：
（1）小于；使空气中氧气与铜粉充分反应；
（2）控制变量，对照实验；质量与化学性质；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）烧杯内壁有水雾；通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊；蜡烛燃烧需要氧气；
（4）不正确；符合质量守恒定律，反应后产生的气体未被称量到，所以反应后质量减少；
（5）防止产生的高温熔融物使集气瓶底部炸裂．

点评 此题是一道多点知识考查题，主要是对常见的一些实验的分析与探究，解题的关键是抓住实验的目的并结合实验注意事项进行分析与探究．此题难度不大，但综合性较强，掌握常见实验的现象、注意事项等是顺利解题的关键所在．