Question

11．某化学兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行探究．
（1）如图1所示装置和药品进行实验，待红磷燃烧熄灭、装置冷却后打开止水夹后看到烧杯中的水倒流进集气瓶，且上升到刻度“1”处．
（2）甲同学，用木炭代替红磷代替红磷完成上述实验，发现集气瓶内并没有吸入水，其原因是炭燃烧生成气体二氧化碳和一氧化碳，不引起装置内压强的改变，水不会倒流进入瓶内．
经过思考该同学向集气瓶内加入氢氧化钠溶液，再重新实验，得到了氧气约占空气体积$\frac{1}{5}$的结论．
（3）乙同学：用铁丝代替红磷，完成上述实验，发现集气瓶内并没有吸入水，其原因是铁丝在空气中不燃烧．
（4）丙同学用镁条代替红磷来测定空气中氧气的含量．结果却发现倒吸的水量远远超过集气瓶$\frac{1}{5}$．你认为造成此现象的原因可能是D．
A．装置有点漏气  B．没有冷却到室温就打开止水夹
C．镁条的量不足  D．镁条与空气中的其他气体发生了反应
（5）小组内同学反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择或生成物的要求上应考虑的是本身是固体，能够和空气中氧气或者氮气单一物质反应，且生成物不是气体．
（6）小组内同学还对该实验进行了如下改进．（已知试管溶积为35mL）．实验的操作步骤如下：①点燃酒精灯．②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹．③将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图2中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管．④读取注射器活塞的数据．
你认为正确的实验操作顺序是③①②④（填序号）．
待试管冷却后松开弹簧夹，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为3　mL刻度处才停止．
若操作③中没有弹簧夹夹橡皮管，其他操作步骤相同，则实验过程中看到的现象有试管内产生大量白烟，注射器活塞先向右移动，再向左移动，待试管冷却后，注射器活塞将停在1mL处．

Answer 1

分析 （1）根据红磷对空气中氧气的消耗引起装置内压强的减小解答；
（2）根据木炭燃烧对应产物是二氧化碳，瓶内气压基本不变，二氧化碳能和氢氧化钠溶液反应解答；
（3）根据铁丝在空气中不能燃烧解答；
（4）根据镁条不仅仅能够与氧气反应，而且还能和氮气反应解答；
（5）根据用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择或生成物的选择上要考虑物质在空气中能否燃烧以及燃烧后生成物的状态等解答；
（6）对于用注射器改进后的仪器其刻度更容易读取，计算部分要注意被反应消耗掉的是试管内的氧气，不包含注射器内的部分．

解答 解：（1）因为红磷燃烧消耗空气中的氧气，氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$，故烧杯中的水倒流进集气瓶，且上升到刻度“1”处；
（2）木炭燃烧产生CO₂是气体，瓶内压强不变，水不会倒流，所以用木炭代替红磷是不会得到对应的结果的；氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳，故向集气瓶内加氢氧化钠溶液，再重新实验，得到了氧气约占空气体积$\frac{1}{5}$的结论．
（3）用铁丝代替红磷，完成上述实验，发现集气瓶内并没有吸入水，其原因是铁丝在空气中不燃烧；
若红磷不足（未冷却到室温读数，装置漏气）等都会使测定结果偏小；
（4）镁条不仅仅能够与氧气反应，而且还能和氮气反应，这样就造成进入液体的体积远远超过1/5 （分析时一定要注意对反应条件中气密性等已经说明的良好，否则很容易就理解为气密性或者药品的量等原因）．；
（5）为了保证结果的精确，加入的物质需要满足能够消耗了密闭容器内的氧气，而不产生新的气体等；
（6）而对应用注射器进行的实验改进，相对先前的实验，数据更容易获取，因为注射器有精确的刻度．计算部分要注意反应消耗掉的是试管内的氧气，不包含注射器内的部分，所以消耗氧气是35mL×$\frac{1}{5}$=7mL，所以注射器活塞应该向左滑动到“3”，若操作③中没有用弹簧夹夹橡皮管，其他操作步骤相同，则实验过程中看到的现象有试管内产生大量白烟，注射器活塞先向右移动，再向左移动，消耗氧气是（35mL+10mL）×$\frac{1}{5}$=9mL，所以注射器活塞应该向左滑动到“1”．
故答案为：
（1）烧杯中的水倒流进集气瓶，且上升到刻度“1”处；
（2）木炭燃烧生成气体二氧化碳和一氧化碳，不引起装置内压强的改变，水不会倒流进入瓶内；氢氧化钠溶液；
（3）铁丝在空气中不燃烧；
（4）D；
（5）本身是固体，能够和空气中氧气或者氮气单一物质反应，且生成物不是气体；
（6）③①②④；3；试管内产生大量白烟，注射器活塞先向右移动，再向左移动；  1

点评 本题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，了解实验注意事项等才能结合题意灵活解答．注意尤其是注射器类似的本身内部有气体的可能的干扰就是要强调对题意的准确把握对实验的改进从不同行角度分析评价时，要从题目本身的而分析角度来进行，而不是先分析后解答具体的问题，即分析要有针对性．