题目内容

9．某校化学兴趣小组的同学按照图1做“测定空气里氧气的含量”实验．他们将燃烧匙内的红磷点燃后，立即伸入集气瓶中塞紧橡皮塞，待红磷熄灭冷却后，打开弹簧夹，发现气体减少的体积小于$\frac{1}{5}$．这是什么原因呢？同学们就该现象做了如下探究：
【提出问题】造成这个结果的原因是什么？如何改进？
【猜想与假设】排除了偶然因素后，其中三位同学对原因做了如下猜想：

（1）对于这一现象的原因，你还能做出怎样的猜想？请写出：红磷的量不足．
【分析与交流】
（2）对小周的猜想，大家一致认为不合理，原因是：酒精燃烧虽能消耗氧气但生成二氧化碳气体，导致瓶内外压强无明显变化，水很难回流．
【反思与评价】
（3）小明将红磷换成了足量的镁条进行燃烧实验，结果待镁条熄灭冷却后，打开弹簧夹，烧杯中的水回流，几乎占满了集气瓶，由此得到的结论是：镁既能与氧气发生化学反应，又能与氮气发生化学反应．
【实验改进】有资料表明：燃烧过程中当氧气体积分数低于7%时，红磷就无法继续燃烧，因此通过上述实验，测得结果与理论值误差较大．小亮根据铁在空气中生锈的原理设计图2实验装置，再次测定空气中氧气含量，装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈，测得实验数据如表4．

测量项目实验前实验后
烧杯中水的体积烧杯中剩余水的体积集气瓶（扣除内容物）和导管的容积
体积/mL80.054.5126.0
（4）根据表4数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是20.2%（计算结果精确到0.1%）．
（5）从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者准确度更高的原因是：
①铁的缓慢氧化使集气瓶中的氧气消耗更彻底，使实验结果更准确；
②测量时考虑到导管容积和扣除内容物后的集气瓶容积，使实验结果更准．

分析 （1）根据发现气体减少的体积小于$\frac{1}{5}$进行猜想解答；
（2）根据酒精中含有碳元素和氢元素，燃烧消耗氧气的同时产生CO2和水蒸气，反应前后气体总体积无明显减少解答；
（3）镁既能与氧气发生化学反应，又能与氮气发生化学反应；
（4）根据反应前后烧杯内水的体积变化分析；
（5）根据铁生锈的知识进行分析解答．

解答 解：
（1）①可能是红磷的量不够，导致氧气没有耗尽；
②可能是红磷熄灭后还没等冷却到室温，就打开了弹簧夹；
③可能是氧气含量减少到一定程度的时候，红磷就不再燃烧了，使氧气没有耗尽；
（2）酒精中含有碳元素和氢元素，燃烧消耗氧气的同时产生CO2和水蒸气，反应前后气体总体积无明显减少，反应前后压强无明显减少；
（3）将红磷换成了足量的镁条进行燃烧实验，结果待镁条熄灭冷却后，打开弹簧夹，烧杯中的水回流，几乎占满了集气瓶，说明镁既能与氧气发生化学反应，又能与氮气发生化学反应．
（4）根据反应前后烧杯内水的体积变化可以看出，消耗的氧气的体积是：80-54.5=25.5mL，故氧气的体积分数为$\frac{25.5mL}{126.0mL}×100%$=20.2%；故填：20.2%；
（5）使用铁的缓慢氧化消耗氧气，使氧气消耗的更为彻底，实验结果更准确，测量时考虑导管容积和扣除内容物后的集气瓶的体积，使实验结果更为准确，
故答案为：（1）红磷的量不足（或红磷熄灭后未等冷却到室温就打开弹簧夹或导管中未注满水）；（2）酒精燃烧虽能消耗氧气但生成二氧化碳气体，导致瓶内外压强无明显变化，水很难回流；
（3）镁既能与氧气发生化学反应，又能与氮气发生化学反应
（4）20.2%
（5）①铁的缓慢氧化使集气瓶中的氧气消耗更彻底，使实验结果更准确；
②测量时考虑到导管容积和扣除内容物后的集气瓶容积，使实验结果更准．

点评 本考点考查的是空气中氧气含量的探究实验，是中考的主要考点之一．本题根据实验操作图，回忆实验中现象，由实验中的注意事项，对实验结果进行评价，从而理解该实验的探究目的．对实验结果进行评价，是近几年中考的重点之一，要好好把握．

练习册系列答案
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A．
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B．
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C．
集气瓶中的水：冷却溅落的熔融物，防止集气瓶炸裂
D．
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4．如图是某化学反应的微观示意图：
（1）该反应的文字表达式为：氢气+氧气$\stackrel{点燃}{→}$水；该反应的基本反应类型是化合反应．
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