Question

16．（1）测定空气中氧气的体积分数可以采用图甲乙两种装置，甲装置实验过程中，足量的红磷燃烧的现象是发出黄光、冒出大量的白烟，放出热量，如果止水夹未夹紧，当温度降到室温，打开止水夹，会观察到进入集气瓶的水大于（选填“大于”“小于”“等于”）$\frac{1}{5}$现象．乙装置可视为甲的改进装置，乙装置与甲装置相比较，优点是测量更为精确、减少污染，若要使乙的测量更准确，还可以怎样操作实验过程中不断地交替推拉注射器的活塞．

（2）乙装置实验完后，变黑的铜丝可用稀硫酸处理得到硫酸铜．工业上制备硫酸铜通常有两种方案．
方案一：铜$→_{加热}^{氧气}$氧化铜$\stackrel{硫酸}{→}$硫酸铜+水
方案二：铜$\stackrel{浓硫酸}{→}$硫酸铜+二氧化硫+水
其中方案一更适合工业生产，主要原因是无污染大气的SO₂产生或H₂SO₄利用率更高．
（3）方案二产生的SO₂具有和CO₂类似的性质，都能使澄清石灰水变浑浊，除此之外，SO₂还能被酸性高锰酸钾溶液吸收，使高锰酸钾溶液颜色由紫色变为无色．某化学兴趣小组为探究煤燃烧的气体产物，将煤燃烧产生的气体通入澄清石灰水，观察到石灰水变浑浊．
根据现象，猜想一：煤燃烧产生的气体是CO₂；
猜想二：煤燃烧产生的气体是SO₂；
猜想三：煤燃烧产生的气体是SO₂和CO₂的混合气体．
为了验证此气体成分，该小组设计了如图实验，其中B装置的作用是检验SO₂是否被除尽；当观察到A瓶溶液褪色，B瓶溶液不褪色，C瓶溶液出现白色沉淀或变浑浊现象，证明猜想三成立．

Answer 1

分析 （1）根据空气中氧气含量测定的原理及实验的目的分析现象，再从空气中氧气含量及两套装置的特点分析优点解答．
（2）比较两个实验方案优劣，可以从实验是否简便、环保、节约能源、原料利用率等方面分析解答；
（3）分析题目所给信息，明确各装置的作用，了解实验探究原理，从而得出结论．

解答 解：（1）红磷在集气瓶内燃烧，发出黄光、冒出大量的白烟，放出热量，空气中氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$，红磷燃烧消耗瓶内氧气，所以瓶内气压减小，打开止水夹，会观察到水进入瓶内，约占A瓶容积的$\frac{1}{5}$，若装置了止水夹未夹紧，反应时会有气体逸出，试验结束后，会导致进入的水的体积大于$\frac{1}{5}$；乙装置刻度更精细，测量更精确；且红磷燃烧生成大量白烟，而铜丝反应生成氧化铜黑色固体，所以可以减少污染．若要使乙的测量更准确，需要在实验过程中不断地交替推拉注射器的活塞，使空气中的氧气充分与铜粉反应；
故答案为：发出黄光、冒出大量的白烟，放出热量；大于；测量更为精确；减少污染；实验过程中不断地交替推拉注射器的活塞．
（2）对比两个实验方案，方案一铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，与二相比，无污染大气的二氧化硫生成，更环保；
方案一反应方程式是2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂0，由此可知：Cu～H₂SO₄，方案二中 Cu～2H₂SO₄，对比可以发现方案一硫酸的利用率更高；
故答案为：无污染大气的SO₂产生或H₂SO₄利用率更高；
（3）结合猜想一和猜想二，煤燃烧还可能产生SO₂和CO₂的混合气体；由题意可知：二氧化硫能被酸性高锰酸钾溶液吸收，使高锰酸钾溶液颜色由紫色变为无色，所以A装置的作用是检验是否含有二氧化硫，B装置是检验SO₂是否被除尽，而C装置是用来检验是否含有二氧化碳；若猜想三正确，则A瓶溶液褪色，B瓶溶液不褪色，C瓶溶液变浑浊；
故答案为：SO₂和CO₂的混合气体；检验SO₂是否被除尽；A瓶溶液褪色，B瓶溶液不褪色，C瓶溶液出现白色沉淀或变浑浊．

点评 本题是一道综合性较强的实验题，既有实验探究，又有对方案的评价等知识，要根据题意结合所学知识细心分析才能正确解答．