Question

3．小兰同学用如图所示的装置进行验证空气中氧气的体积分数．红磷与氧气反应生成溶于水的固体五氧化二磷．步骤为：连接仪器，检查气装置的气密性；点燃红磷，迅速伸入集气瓶瓶中，塞紧瓶塞；待集气瓶冷却到常温时，打开止水夹，观察现象．
（1）已知空气中氧气的体积分数约为21%（填百分数），实验后发现测得的氧气体积分数小于理论值，请你帮她分析造成这种结果的可能原因：红磷不足（其他答案合理也行）．
（2）若不改变实验装置和药品，能否用木炭代替红磷做实验，不能（填“能”或“不能”）若用上述装置，改用木炭作实验也要得到正确的现象和结论，其方法是将烧杯中的水换成石灰水或氢氧化钠溶液（提示：二氧化碳能与石灰水或氢氧化钠溶液反应）．

Answer 1

分析 实验的目的是测定空气中氧气含量，原理是消耗氧气使装置内外产生压强差，水被吸入占据氧气的空间，从而达到测定氧气的目的；保证本实验成功的关键是：①装置气密性好；②红磷要足量；③要冷却至室温再读数；木炭和氧气反应又生成二氧化碳，没有改变集气瓶内的压强；二氧化碳能够和石灰水等碱性物质反应；据此进行分析．

解答 解：（1）空气中氧气的体积分数约为21%；由于红磷消耗了空气中的氧气使集气瓶内的压强减小，打开止水夹后观察到的现象是：水沿导管倒流进入集气瓶中，倒流至集气瓶容积的$\frac{1}{5}$处，装置漏气最终会使瓶内气体减少的少，水倒流入瓶内的就少；红磷量不足，没有将氧气完全消耗；没有冷却到室温就打开止水夹，瓶内气压比室温下偏大，水倒流入瓶内的就少；气密性不好等．
故答案为：21%； 红磷不足（ 其他答案合理也行）；
（2）若把红磷换成木炭，木炭和氧气反应又生成二氧化碳，没有改变集气瓶内的压强，达不到实验目的，因此不能用木炭代替红磷；若用上述装置，改用木炭作实验也要得到正确的现象和结论，必须把产生的二氧化碳消耗掉，可以利用石灰水、氢氧化钠溶液吸收二氧化碳；
故答案为：不能；将烧杯中的水换成石灰水或氢氧化钠溶液．

点评 本考点考查了空气中氧气的含量的探究，并且注重了实验方案的评价，对实验方案进行评价是近几年中考的一个重点．评价包括对实验方案的评价、实验过程的评价、实验结论的评价等，要认真把握．