题目内容

3.为验证空气中氧气的体积分数,小明按图甲所示的装置进行了多次实验,发现每次测得的氧气体积分数总是远小于21%.他认 为误差主要由实验装置造成,于是改用图乙装置进行实验,步骤如下:

①连接装置并检査气密性.
②在量筒内加入100毫升的水.
③在广口瓶中加入少量水,使瓶内空气体积为250毫升.
④在燃烧匙内放入过量的红磷,塞紧瓶塞.关闭止水夹,接通电源使电烙铁发热,点燃红磷后,断开电源.
⑤燃烧结束并充分冷却后,打开止水夹,待量筒内水面不再下降时,记录量筒内水的体积为65毫升.
(1)小明按图甲装置进行实验时,该如何检査装置的气密性?
(2)与装置甲相比,装置乙中使用电烙铁可以减小实误差,其原因是:改进后的装置无需打开瓶塞点燃红磷,避免瓶内空气外逸而而造成实验误差
(3)根据本实验数据,计算出空气中氧气的体积分数为14%
(4)通过比较发现,小明的测量结果与真实值仍有差距,你认为引起本实验的误差还有什么因素?请你再探究一种因素即可.

分析 (1)装置气密性检查的原理一般是通过压强差来产生明显的现象来判断.压强差主要来自两方面:一是利用温度的变化引起气体体积变化,二是利用外力产生压强差.
(2)对比改进行前后的两种探究装置,可发现改进后不需要点燃红磷后再将燃烧匙伸入瓶中,可很好地避免因装置漏气而对结果带来的偏差;
(3)根据量筒内减少的体积为氧气的体积解答;
(4)引起本实验的误差除装置外,还与可燃物的性质有关,设计实验加以验证.

解答 解:(1)检验此装置的气密性时,可将导管一端插入水中,用手紧握广口瓶外壁,观察水中的导管口是否有气泡冒出,如果有气泡冒出,说明装置气密性好.故填:将导管一端插入水中,用手紧握广口瓶外壁,观察水中的导管口是否有气泡冒出,如果有气泡冒出,说明装置气密性好;
(2)与装置甲相比,装置乙中使用电烙铁可以减小实验误差,其原因是:改进后的装置无需打开瓶塞点燃红磷,避免瓶内空气外逸而而造成实验误差.故填:改进后的装置无需打开瓶塞点燃红磷,避免瓶内空气外逸而而造成实验误差;
(3)量筒内减少的体积为氧气的体积,氧气的体积=100mL-65mL=35mL;空气中氧气的体积分数为$\frac{35mL}{250mL}×100%$=14%;故填:14%;
(4)引起本实验的误差的因素还可能有可燃物的性质,为了探究这一因素,可设计如下实验:将红磷改为白磷做同样的实验,然后与红磷实验对比,若测得氧气体积分数大于14%,说明可燃物的性质对实验会产生误差;故填:可燃物的性质;将红磷改为白磷做同样的实验,然后与红磷实验对比,若测得氧气体积分数大于14%,说明可燃物的性质对实验会产生误差.

点评 了解实验数据的处理或者误差分析的方法及技巧;了解用红磷测定氧气在空气中含量的实验的注意事项.实验是化学的重要组成部分,正确的实验操作是得出科学结论的前提条件之一,因此要学会设计实验、进行实验、分析实验,为得出正确的结论奠定基础.

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