题目内容

19．某化学兴趣小组同学设计了多组实验装置测定空气中氧气的含量．
（1）甲同学设计图1装置进行实验．实验过程中观察到烧杯中的水被倒吸入集气瓶中，其原因是氧气被消耗，产生压强差． 实验过程中经常会出现水小于$\frac{1}{5}$的结果，请你分析可能原因之一是装置漏气．
（2）乙同学设计计出了如图2所示的实验装置．

实验过程：
①检查装置的气密性，气密性良好；
②在集气瓶里装进适量a 体积的水，燃烧匙里放一块白磷（40℃即可燃烧），按图示装置连接仪器，然后在酒精灯上把玻璃棒下端加热，玻璃棒的作用为引燃白磷；（注：集气瓶内的长导管已接近瓶底）
③把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧，现象为剧烈燃烧，产生大量白烟，该反应的文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
（注：白磷与红磷燃烧的产物、现象均相同）
④待集气瓶完全冷却至室温，量出集气瓶中水的体积是b，整个集气瓶的体积是c．从白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面的变化情况是先下降后上升；
⑤根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数．已知C=60ml  a=10ml，则b=20ml，得出结论，氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$．
实验反思：
①组内成员小张对“实验前集气瓶里要装进适量a 体积的水”非常不理解．咨询了组长小明之后，他终于明白“a 体积的水”的作用，其一是为了加快④步骤中集气瓶的冷却速度；其二则主要是形成液封．
②在上述实验中，下列操作的实施和实验现象的出现，会导致实验最后产生的实际值大于理论值的是B
A．装置气密性不好       B．实验前集气瓶里没有装a 体积的水
C．集气瓶没有冷却到室温 D．用红磷代替白磷（红磷的着火点在240℃左右）

分析 红磷和白磷在空气中燃烧都能够生成五氧化二磷，同时产生大量白烟，放出大量的热；
氧气约占空气总体积的五分之一．

解答 解：（1）实验过程中观察到烧杯中的水被倒吸入集气瓶中，其原因是氧气被消耗，产生压强差；
如果装置漏气、红磷不足，没有冷却至室温就打开止水夹时，导致进入集气瓶中的水不到集气瓶容积的五分之一．
故填：氧气被消耗，产生压强差；装置漏气．
（2）玻璃棒的作用为引燃白磷．
故填：引燃白磷．
把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧，现象为剧烈燃烧，产生大量白烟，该反应的文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
故填：剧烈燃烧，产生大量白烟；磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷．
从白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面的变化情况是先下降后上升，这是因为白磷燃烧放热，压强增大，导致液面下降，冷却至室温后，氧气消耗，压强减小，导致液面上升．
故填：先下降后上升．
⑤因为氧气约占空气总体积的五分之一，因此集气瓶中的氧气体积为：（60mL-10mL）×$\frac{1}{5}$=10mL，b=10mL+10mL=20mL；
得出结论，氧气的体积分数约为$\frac{1}{5}$．
故填：20；$\frac{1}{5}$．
实验反思：
①组内成员小张对“实验前集气瓶里要装进适量a 体积的水”非常不理解．咨询了组长小明之后，他终于明白“a 体积的水”的作用，其一是为了加快④步骤中集气瓶的冷却速度；其二则主要是形成液封．
故填：形成液封．
②A．装置气密性不好，会导致实验最后产生的实际值小于理论值；       
B．实验前集气瓶里没有装a体积的水，燃烧过程中，由于气体压强增大，导致部分气体通过导管逸出，从而导致实验最后产生的实际值大于理论值；
C．集气瓶没有冷却到室温，会导致实验最后产生的实际值小于理论值；
 D．用红磷代替白磷，如果红磷燃烧，则不影响实验结果，如果红磷不能燃烧，则会导致水不能进入集气瓶，从而导致实验失败．
故填：B．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．

练习册系列答案
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①检查装置气密性的方法是先装水使A、B装置中液面相平，然后调整B装置的高度，如果装置气密性好，则出现的实验现象为出现液面差．
②当通电开始反应到冷却到室温，A中水面的变化情况是液面先下降后上升，为了减少误差，读数前还应进行的实验操作是调整B装置的高度使AB液面相平，最终水面会到达1刻度．
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