Question

18．按照体积计算空气中氧气约占21%，某化学兴趣小组的同学按照课本的实验装置做“测定空气中氧气的体积分数”实验（图1），但测出的氧气体积分数明显偏小．请你参与探究：
【提出问题】造成误差的原因是什么？如何改进课本实验装置？
【查阅资料】
①

	颜色、状态	熔点/℃	燃烧所需最低温度/℃	密度/g•cm-3
红磷	暗红色固体	590	240	2.34
白磷	白色固体	44.1	40	1.82

②二氧化碳气体能被氢氧化钠溶液吸收
③在加热的条件下铜粉能与氧气反应生成黑色的氧化铜固体
【猜想】
甲同学：可能是导管内原存有空气，后来留有吸入的水，影响实验的准确性；
乙同学：可能是瓶内残留气体中还有氧气的缘故；
你还能做的猜想是红磷不足（写一点即可）．
【交流与讨论】
（1）写出图1中集气瓶中发生反应的符号表达式4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；

（2）丙同学认为，用木炭代替红磷也能完成图1的实验，但事先要在集气瓶中放入一定量的氢氧化钠溶液；
（3）他们对图1实验装置进行了如图2的改进．
①甲同学提出应把红磷更换为白磷，理由是白磷的着火点低；
②通过粗铜丝来点燃玻璃管内的白磷，利用了金属铜的导热性；
【探究与反思】
（1）为验证乙同学的猜想，将铜粉在残余气体中加热，观察到铜粉变黑，所以乙同学的猜想合理（选填“合理”或“不合理”）；
（2）大家采用改进的实验装置（图2）进行实验（左边玻璃管上面的空气平均分成了5等份，并标刻度线），待玻璃管冷却、管内白色的烟幕消失，同时能观察到左玻璃管内的液面上升了1格．
（3）图2的玻璃管中预先装一定量的水，是为了：①加快气体的冷却；②吸收五氧化二磷，防止污染．

Answer 1

分析 【猜想】
如果装置漏气，红磷漏气，没有冷却至室温就打开止水夹，都能够导致进入集气瓶中的水不到集气瓶容积的五分之一；
【交流与讨论】
红磷、白磷在空气中燃烧生成五氧化二磷；
木炭燃烧生成二氧化碳；
铜具有良好的导热性；
【探究与反思】
根据实验现象可以判断相关方面的问题；
氧气约占空气总体积的五分之一；
五氧化二磷能够溶于水．

解答 解：【猜想】
甲同学：可能是导管内原存有空气，后来留有吸入的水，影响实验的准确性；
乙同学：可能是瓶内残留气体中还有氧气的缘故；
还能做的猜想是装置漏气，红磷漏气，没有冷却至室温就打开止水夹．
故填：红磷不足．
【交流与讨论】
（1）图1集气瓶中红磷燃烧生成五氧化二磷，发生反应的化学方程式为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
故填：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）丙同学认为，用木炭代替红磷也能完成图1的实验，但事先要在集气瓶中放入一定量的氢氧化钠溶液，用来吸收反应生成的二氧化碳．
故填：氢氧化钠溶液．
（3）①甲同学提出应把红磷更换为白磷，理由是白磷的着火点低，比红磷容易点燃．
故填：白磷的着火点低．
②通过粗铜丝来点燃玻璃管内的白磷，利用了金属铜的导热性．
故填：导热．
【探究与反思】
（1）将铜粉在残余气体中加热，观察到铜粉变黑，说明铜和瓶内残留气体中的氧气反应生成了氧化铜，所以乙同学的猜想合理．
故填：合理．
（2）待玻璃管冷却、管内白色的烟幕消失，同时能观察到左玻璃管内的液面上升了1格，这是因为左边玻璃管内的氧气约占1格．
故填：左玻璃管内的液面上升了1格．
（3）图2的玻璃管中预先装一定量的水，是为了：①加快气体的冷却；②吸收五氧化二磷，防止污染．
故填：吸收五氧化二磷，防止污染．

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．