Question

2．某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（如图I）进行了大胆改进（如图Ⅱ），选用容积为30mL的18×180mm的试管作反应容器进行实验，收到了良好的效果．请你对比分析如图图I、图Ⅱ的实验，回答下列有关问题：

（1）图I实验中实验现象为：实验开始时红磷燃烧产生大量白烟，放出大量的热；冷却后，打开止水夹水进入集气瓶，约集气瓶体积的五分之一．
（2）某同学用图I装置进行验证，实验后发现气体减少的体积小于$\frac{1}{5}$，请你帮助这位同学找出两种可能造成这样结果的原因：
①红磷量不足；②气密性不好（或没有冷却至室温就打开止水夹）．
（3）图Ⅱ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将足量红磷平装入试管中，将注射器活塞置于10mL刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹夹紧橡皮管．
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）．
（4）图Ⅱ实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为4 mL刻度处才停止．若上述步骤③中，未用弹簧夹夹紧橡皮管，其他步骤不变，则实验过程中注射器的活塞将先向右（填“左”或“右”移动，后向左（填“左”或“右”）移动，最终活塞停在2 mL刻度处．
（5）对照图I实验，你认为图Ⅱ实验的优点是（回答一点即可）读数更精确，环保．

Answer 1

分析 （1）根据红磷燃烧的现象以及空气中氧气的体积分数来分析；
（2）根据测定空气中氧气的体积分数的实验原理、装置的特点、实验注意事项等，分析造成测得氧气的体积分数小于五分之一的因素可能有：1、装置是否漏气；2、红磷的用量是否充足；3、装置是否冷却到室温等；
（3）根据实验的过程以及注意事项来分析解答；
（4）根据实验现象以及空气中氧气的含量来分析；
（5）根据装置的特点来分析．

解答 解：（1）红磷燃烧冒出大量的白烟，放出热量，冷却后，打开止水夹，发现烧杯中的水进入集气瓶，且进入的水的体积约占集气瓶容积的五分之一；故填：红磷燃烧产生大量白烟，放出大量的热；水进入集气瓶，约集气瓶体积的五分之一；
（2）在测定空气中氧气的体积分数时：装置的气密性要好；为了要耗尽瓶中的氧气，红磷必须是足量的；气体的体积受到温度的影响，要等到装置冷却至室温，再打开了弹簧夹等．故答为：红磷量不足；气密性不好（或没有冷却至室温就打开止水夹）（答案合理即可）；
（3）图Ⅱ实验正确的实验操作顺序是：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Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管；点燃酒精灯；撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹；读取注射器活塞的数据；故填：③①②④；
（4）由于红磷燃烧消耗了容积为30mL的试管内空气的五分之一，也就是6mL，所以活塞所处的刻度值为10mL-6mL=4mL．若上述步骤③中，未用弹簧夹夹紧橡皮管，其他步骤不变，由于气体受热膨胀，则实验过程中注射器的活塞将先向右移动，后向左移动，这是消耗的氧气为：（30mL+10mL）×$\frac{1}{5}$=8mL，注射器内剩余气体的体积为：10mL-8mL=2mL，所以注射器停留的刻度为2mL；故填：4；右；左；2；
（5）对照图I实验，图Ⅱ实验具有以下优点：减少实验误差，节省燃料，不污染环境，便于读数．故答案为：读数更精确，环保．

点评 此题是关于对空气中氧气含量的实验考查，解题的关键是了解空气中氧气的含量以及相关的实验要求，属于开放型实验分析题．