Question

6．某化学兴趣小组的同学在老师的指导下，正确完成如图所示两个实验．已知所用实验装置气密性良好． （提示：红色的铜在加热的条件下能和空气中的氧气反应生成黑色的氧化铜．）

（一）关于该实验，有如下说法：
①红磷熄灭并冷却后才能打开弹簧夹；②点燃酒精灯加热铜丝，可观察到铜丝有红色变成黑色；
③停止加热后即可读出注射器内气体的体积约为24mL；④实验取用铜丝质量的多少不会影响实验结果；
⑤两个实验均能证明空气是混合物；⑥两个实验均能证明空气中约含$\frac{1}{5}$体积的氧气．
其中不正确的说法是③和④．（填序号）
（二）对于实验一，小李同学进行了改进与创新，实验过程如图2所示：
写出改进实验中反应的文字表达式磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷，如图2改进实验与实验一相比，明显的优点是装置简单或操作简便或实验结果更准确（误差小），或封闭体系更环保或试验成功率高等（写一条即可）．在实验开始阶段，由于支型试管内的白磷燃烧放热，导致气体膨胀，导致气压先变大（填“大”或“小”），实验后期，由于具支试管中的氧气被耗尽，冷却后气压变小（填“大”或“小”）．
（三）实验二只是粗略测定空气中氧气含量的一种方法，你认为造成该实验不够精确的可能原因是加入的铜丝量不足（答案合理即可） （写出其中一种）．在加热过程中，交替缓慢推动两个注射器的目的是促进空气流通，尽可能耗尽氧气．

Answer 1

分析 （一）根据测定空气中氧气含量的实验原理和药品选择的依据以及注意事项来分析．
实验的目的是测定空气中氧气含量，原理是消耗氧气使装置内外产生压强差，水被吸入占据氧气的空间，从而达到测定氧气的目的．红磷、铜丝必须过量，可使集气瓶中的氧气完全消耗，减少误差；红磷燃烧生成五氧化二磷；由于红磷消耗了空气中的氧气使集气瓶内的压强减小，打开止水夹后观察到：水沿导管倒流进入集气瓶中，倒流至集气瓶容积的$\frac{1}{5}$处；
（二）白磷燃烧生成五氧化二磷；根据装置特点进行分析解答；
（三）由实验条件可推出交替缓慢推动两个注射器的目的是使封闭空间的氧气充分反应．在本实验中测定的数据要受多种因素影响：应交替缓缓推动两个注射器活塞，为了耗尽注射器里的空气中的氧气，加入的铜丝的量必须是足量的，读数时应冷却至室温，装置的气密性必须好等．

解答 解：（1）①红磷燃烧并冷却后打开弹簧夹，避免了集气瓶内压强过大进入水过少，不能正确测定空气中氧气的含量的情况，故①说法正确；
②点燃酒精灯加热铜丝，铜与氧气反应生成氧化铜（2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO），所以铜丝表面由光滑的红色变成黑色，故②说法正确；
③应该在停止加热并冷却至室温才能读数，故③说法错误；
④实验过程中为了将空气中的氧气完全耗尽，加入的红磷和铜丝必须是过量的，故④说法错误；
⑤两个实验均能证明空气是混合物，故⑤说法正确；
⑥两个实验均能证明空气中约含五分之一体积的氧气，故⑥说法正确．
故答案为：③；④．
（二）磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，该反应的文字表达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；
如图2改进实验与B实验相比，明显的优点是，装置简单或操作简便或实验结果更准确（误差小），或封闭体系更环保或试验成功率高等，故填：装置简单或操作简便或实验结果更准确（误差小），或封闭体系更环保或试验成功率高等；在实验开始阶段，由于支型试管内的由于白磷燃烧放热，气体受热膨胀，导致气压先变大，实验后期，由于具支试管中的氧气被耗尽，故冷却后气压变小．故填：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；装置简单或操作简便或实验结果更准确（误差小），或封闭体系更环保或试验成功率高等；白磷燃烧放热，导致气体膨胀；大；具支试管中的氧气被耗尽；小；
（三）改进后的实验只是粗略测定空气中氧气含量的一种方法，造成该实验不够精确的可能原因有以下几个原因：注射器的前端、玻璃管管比较细，不利于铜丝与注射器里的氧气反应，未交替缓缓推动两个注射器活塞，加入的铜丝量不足，没有完全消耗掉氧气，读数时没有冷却至室温等．
交替缓慢推动两个注射器的目的是使封闭空间的氧气与铜丝充分接触，使空气中的氧气与铜丝充分反应；
故填：加入的铜丝量不足（答案合理即可）；促进空气流通，尽可能耗尽氧气．

点评 本题能通过实验探究的方式考查了铜与氧气的反应，空气中氧气的体积分数，提高了学生学以致用的意识．