Question

9．甲同学用如图1所示的装置测定空气中氧气的体积分数．方按如下：在燃烧匙中盛入红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温，打开止水夹．
（1）待冷却后打开止水夹，观察到的现象是水沿着导管被压入集气瓶内，并进入集气瓶容积的$\frac{1}{5}$实验后发现测定的氧气的体积分数低于21%，可能是由哪几种原因引起的？A红磷的量不足，瓶内氧气没有耗尽B装置漏气
（2）乙同学也设计了一个实验方案，装置和操作同上，只不过将红磷换成木炭，该实验能否获得成功？不能（填“能”或“否”）理由是：木炭燃烧生成的二氧化碳与消耗的氧气的体积相等，燃烧前后集气瓶内的压强不变．
（3）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图2所示 ），你认为改进后的优点是：误差少或无污染．

Answer 1

分析 （1）根据磷燃烧消耗氧气使瓶内压强减小进一步分析出现的现象并得出结论；
（2）根据木炭燃烧生成的二氧化碳与消耗的氧气的体积相等，燃烧前后集气瓶内的压强不变进行解答；
（3）根据装置设计的比较好，操作简单，并且试管内的空气也不会逸出来，比较严密解答．

解答 解：
（1）磷燃烧消耗氧气使瓶内压强减小，在外界大气压的作用下水沿着导管被压入集气瓶内，并进入集气瓶容积的$\frac{1}{5}$；测定空气中氧气含量的实验中，气体减少的体积小于$\frac{1}{5}$的可能原因：①红磷的量不足，瓶内氧气没有耗尽；②装置漏气（如塞子未塞紧、燃烧匙与橡皮塞之间有缝隙等）；③未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内的水的体积减少等，
（2）木炭燃烧生成的二氧化碳与消耗的氧气的体积相等，燃烧前后集气瓶内的压强不变，所以当木炭停止燃烧，集气瓶冷却至室温，打开铁夹后，水不能进入集气瓶；故填：不能，木炭燃烧生成的二氧化碳与消耗的氧气的体积相等，燃烧前后集气瓶内的压强不变；
（3）通过凸透镜聚光引燃红磷，不需要打开瓶塞，空气出不来也进不去，测量比较准确．用酒精灯引燃红磷，红磷燃烧生成了五氧化二磷进入空气会污染空气，由于磷燃烧放出大量的热，打开瓶塞时容易使空气受热而逸出．所以实验的优点是：误差少或无污染．
答案：
（1）水沿着导管被压入集气瓶内，并进入集气瓶容积的$\frac{1}{5}$    红磷的量不足，瓶内氧气没有耗尽    装置漏气
（2）不能，木炭燃烧生成的二氧化碳与消耗的氧气的体积相等，燃烧前后集气瓶内的压强不变；
（3）误差少或无污染

点评 本题考查了测定空气中氧气的体积分数的有关问题，了解用红磷测定氧气在空气中含量的实验的注意事项等是解答本题的关键；了解实验数据的处理或者误差分析的方法及技巧．