Question

5．某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究：
（1）实验装置如图1所示，观察到的实验现象：红磷燃烧，放热，冒大量白烟，待装置冷却到室温
后打开止水夹，烧杯中的水倒流进集气瓶内．为了确保实验的成功，在装药品之前应该先检验装置的气密性．
（2）小组同学共同设计了如图2的两套装置，你认为合理的是A（填编号）．

【数据分析】实验结束后，整理数据如下：（注：集气瓶容积为100mL）

组别	1	2	3	4	5	6
进入集气瓶中水的体积（mL）	20	21	19	20	22	18

（3）通过对实验结果的交流，大多数同学都验证出氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$．通过实验还可以推断集气瓶中剩余气体的性质是不能燃烧、不支持燃烧、难溶于水（写两条）．
（4）同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图3所示），你认为改进后的优点是：环保、误差小．

Answer 1

分析 （1）根据红磷燃烧的现象和测定空中氧气体积分数的原理、注意事项分析；
（2）同样都是红磷，放在不同的位置会对应不同的实验结果，由于氧气相对密度较大，因此让红磷在较低的位置能够更有效消耗装置内的氧气；因为是测定空气中氧气的含量，因此要求装置的气密性要好，故在实验前应检查装置的气密性；
（3）由于氧气被完全反应，瓶内气体体积减少，进入水的体积即为减少气体氧气的体积．从表中数据分析得出氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$；剩余的药品不再继续燃烧，说明余下的气体不能燃烧、不支持燃烧，剩余气体量不变也证明其难溶于水；
（4）从环保以及结果的准确性分析．

解答 解：
（1）在测定空气中氧气的体积分数时，燃烧匙中红磷燃烧的现象是：发黄光、放出热量、冒出大量的白烟；磷熄灭后，打开止水夹可观察到的现象是：水倒流回集气瓶，约占瓶内空气体积的$\frac{1}{5}$；为了确保实验的成功，在装药品之前应该检查装置的气密性，装置漏气会使结果不准确；
（2）B装置中燃烧匙的位置偏上，红磷燃烧时，放出热量，不利于把集气瓶下部的氧气耗尽；而由于氧气的密度大于空气，所以红磷在稍微低的位置更利于反应的进行，也更利于氧气的消耗，所以实验设计A更合理．故应选装置A．
（3）图表所示，进入水的体积约占瓶内容积的$\frac{1}{5}$，说明被消耗的氧气占空气体积的$\frac{1}{5}$；药品有剩余、气体也有大量剩余，而燃烧却没有继续，可说明各剩余气体不能燃烧，也不支持燃烧；
（4）利用物理知识：在装置内点燃，这样红磷不会在装置外的空气中燃烧，也就是红磷燃烧的产物五氧化二磷不会散失到空气造成环境污染，也节约了红磷，同时也利于实验的结果的准确，故装置的优点是：环保、误差小．
故答案为：
（1）白烟；检查装置的气密性；
（2）A
（3）$\frac{1}{5}$；不能燃烧、不支持燃烧，难溶于水；
（4）环保、误差小．

点评 根据实验操作图，回忆实验中注意事项，从而回答该实验的有关问题．对于实验的改进，要从原理上来考虑．