Question

5．某课题组设计了如下探究方案，请予以评价．
Ⅰ．【探究目的】测定空气中氧气的含量．
Ⅱ．【查阅资料】124g白磷燃烧放热2378kJ；同温同质量的空气，压强与体积的关系为V₁：V₂=P₁：P₂，同压同质量的空气，温度与体积的关系为V₁：V₂=T₁：T₂．
Ⅲ．【提出问题】氧气约占空气体积的多少？
Ⅳ．【猜想假设】氧气约占空气体积的1/5．
Ⅴ．【实验探究】课题组设计了如图所示的装置（略去固定装置）：40mL的试管内盛装有过量白磷，注射器容积为100mL且活塞润滑性很好，组装好仪器时，注射器活塞前沿恰好停留在20mL刻度线处．忽略白磷、胶塞所占体积，忽略导管内的气体体积．
（1）实验前，打开止水夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明装置气密性良好．
（2）方案一：先夹紧止水夹，向烧杯内加开水，至白磷燃烧结束，冷却试管，松开止水夹，可观察到的现象是白磷燃烧、产生白烟，冷却试管，记录活塞前沿所在刻度线．
（3）方案二：不使用止水夹，向烧杯内加开水，充分反应直至燃烧结束，试管冷却，记录活塞前沿所在刻度线．
Ⅵ．【反思交流】
（1）比较方案一、二，更为科学可行的方案是方案二（填“方案一”或“方案二”），不足方案的主要问题是关闭止水夹时，会造成橡胶塞弹出或试管爆裂等危险（答对一条即可）．
（2）如果组装好仪器时，注射器活塞前沿恰好停留在4mL刻度线处，不能（填“能够”或“不能”）达到实验目的．
（3）要让注射器活塞润滑性很好的目的是活塞能够自由移动，以保证体系内压等于外界大气压．
（4）如果试管内温度未冷却即记录活塞前沿所在刻度线，则测得的氧气占空气的体积分数应该＜（填“＞”或“＜”或“=”）$\frac{1}{5}$．

Answer 1

分析 Ⅴ．（1）根据装置的气密性分析；
Ⅵ．（1）根据装置中压强的变化分析；
（2）根据氧气占空气的体积分数的1/5分析；
（3）根据摩擦力等因素分析；
（4）根据探究空气中氧气的含量实验的注意事项分析．

解答 解：Ⅴ．（1）打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明整个装置都不漏气；
Ⅵ．（1）方案一由于白磷燃烧会产生大量的热，使装置中的气体膨胀，关闭止水夹时，会造成橡胶塞弹出或试管爆裂等危险．
（2）氧气占空气的体积分数的1/5，40mL的试管中氧气如果完全耗尽，体积会减少40mL×$\frac{1}{5}$=8mL，如果组装好仪器时，注射器活塞前沿要停留在大于8mL刻度线处，
（3）要让注射器活塞润滑性很好的目的是活塞能够自由移动，以保证体系内压等于外界大气压，结果更准确．
（4）如果试管内温度未冷却，装置中的气体仍在膨胀，减少的体积小于消耗氧气的体积，则测得的氧气占空气的体积分数应该＜$\frac{1}{5}$．
故答案为：Ⅴ．（1）装置气密性良好．
Ⅵ．（1）方案二；关闭止水夹时，会造成橡胶塞弹出或试管爆裂等危险．
（2）不能．
（3）活塞能够自由移动，以保证体系内压等于外界大气压．
（4）＜．

点评 本题主要考查实验测定空气中氧气含量的原理及可能造成实验失败的原因的分析，解此类问题时关键是分析清楚实验原理，了解实验过程中的注意事项．