Question

15．某研究性学习小组设计了如图Ⅰ所示的装置，探究空气中氧气的体积分数，其中A是底面积为5cm²、圆筒状玻璃容器（带密封盖），上面标有以cm为单位的刻度，B是带刻度的敞口玻璃管（其他辅助装置略）．他们的操作过程如下：

a．连接装置；
b．检查装置的气密性；
c．加入水并调整B的高度，使A、B两侧液面相平，此时A中的液面于刻度15cm处；
d．将过量的白磷放在惰性电热板上，盖紧密封盖；
e．通电加热白磷至充分反应；
（1）操作b为：检查装置的气密性；
（2）操作e 过程中的现象：①白磷燃烧，产生大量白烟，②装置A中液面先下降，后上升，该反应的文字或符号表达式为磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（3）在操作e结束后，还需等待至冷却至室温后，并调整B（填A或B）使A、B中液面相平；
（4）实验结束后，装置A中的液面的刻度约为12cm（填整数）．
（5）图Ⅰ、图Ⅱ均不仅可以说明氧气占空气的体积分数，还可以说明氮气该实验可推论出氮气难填“易”或“难”）溶于水和其化学性质不活泼（填“活泼”或“不活泼”）的结论．若使用图Ⅱ装置最终实验结果偏小，你认为导致这一结果的原因可能是装置漏气，药品不足（写两点即可）；
（6）相比较图Ⅱ而言，图Ⅰ优点是误差小，不污染环境．

Answer 1

分析 （1）凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，以防装置漏气影响实验结果； 
（2）根据白磷燃烧的现象进行分析解答；
（3）根据实验注意事项进行分析解答；
（4）氧气约占空气总体积的五分之一；
（5）根据氮气的性质分析解答；
（6）不同的实验装置，优缺点不同．

解答 解：
（1）凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，以防装置漏气影响实验结果；操作b为：检查装置的气密性；
（2）操作e 过程中的现象：①白磷燃烧，产生大量白烟；     ②装置A中液面先下降，后上升；该反应的文字达式为：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；符号表达式为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（3）在操作e结束后，还需等待至冷却至室温后，并调整B使A、B中液面相平；
（4）因为氧气约占空气总体积的五分之一，A装置中空气中的氧气占得刻度值为：15cm×$\frac{1}{5}$=3cm，因此在操作d结束时，与装置A中液面最接近的刻度是：15cm-3cm=12cm．
（5）图Ⅰ、图Ⅱ均不仅可以说明氧气占空气的体积分数，还可以说明氮气该实验可推论出氮气难溶于水和其化学性质不活泼的结论．若使用图Ⅱ装置最终实验结果偏小，你认为导致这一结果的原因可能是装置漏气，药品不足；
（6）本实验的优点有：能够避免乙中燃烧的红磷伸入集气瓶时导致的空气膨胀外逸，从而减小误差，同时能够避免乙中燃烧产生的红磷污染环境．
故填：误差小，不污染环境．
答案：
（1）检查装置的气密性；
（2）①白磷燃烧，产生大量白烟        ②装置A中液面先下降，后上升；磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（3）冷却至室温；  B； A、B中液面相平；
（4）12；
（5）难；   不活泼； 装置漏气；    药品不足（合理即可）；
（6）误差小，不污染环境（合理即可）

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