题目内容

4．某校化学兴趣小组的同学按照课本装置（见图1甲）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，立即伸入广口瓶中并把塞子塞紧，待红磷熄灭和冷却后，打开弹簧夹，观察集气瓶中水面变化，发现气体减少的体积小于$\frac{1}{5}$．这是什么原因呢？兴趣小组的四位同学就该现象做了如下探究．请你参与他们的探究，并回答有关问题：
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
排除了属于偶然现象的原因之后，其中三位同学对原因做了如图2猜想，对于这一现象的原因，你还能做出怎样的猜想？请写出你的一个合理猜想：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．

分析与交流
对小周的猜想，大家一致认为小周的猜想不合理，并认为这样做的结果将使误差更大，原因是：蜡烛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．
实验与结论
（1）小吴决定使用图1甲装置重做实验，并在实验前重新检验了装置的气密性．小吴检验图1甲装置气密性的正确操是将装置如原图所示重新装配，在烧杯中注入足量水，打开弹簧夹；用热毛巾捂住广口瓶，如果看到有气泡冒出；撤掉热毛巾后，导管中将倒吸一段水柱，则装置的气密性良好．
（2）为了验证小施的猜想，同学们将500mL干燥的残余气体与足量灼热的铜粉充分反应，结果发现铜粉增重0.028g．由上述实验事实可知，残余气体中有氧气；残余气体中氧气的体积占4%（已知该条件下氧气的密度为1.4g/L）．
反思与评价
针对课本实验装置和操作的不足，同学们经过认真思考，改进并设计了如图2乙的实验装置，实验中发现白磷比红磷更易于燃烧，原因是白磷的着火点低．除此优点外，与图甲的装置相比较，请你说出新装置的两个优点：
（1）装置简单、紧凑，操作方便，现象明显；（2）装置中直接有刻度，方便直接读取数据，利于数据比较．
实验结束后，同学们还意外发现左玻璃管内壁上端附着黄色固体．该黄色固体主要成分可能是白磷．

分析 【猜想与假设】根据发现气体减少的体积小于 进行猜想解答；
【分析与交流】根据蜡烛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；
【实验与结论】（1）根据检验装置气密性的方法解答；
（2）根据铜粉增重的原因分析氧气的存在，并计算其体积分数；
【反思与评价】
根据改进的实验装置，从装置的特点、安全、环保等方面与原来的装置相比较总结优点．
根据【查阅资料】可以知道，白磷为白色或黄色固体，可以据此解答该题．

解答 解：【猜想与假设】
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；
故答案为：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；
【分析与交流】
蜡烛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；
故答案为：蜡烛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；
【实验与结论】
（1）将装置如原图所示重新装配，在烧杯中注入足量水，打开弹簧夹；用热毛巾捂住广口瓶，如果看到有气泡冒出；撤掉热毛巾后，导管中将倒吸一段水柱，则装置的气密性良好；
故答案为：将装置如原图所示重新装配，在烧杯中注入足量水，打开弹簧夹；用热毛巾捂住广口瓶，如果看到有气泡冒出；撤掉热毛巾后，导管中将倒吸一段水柱，则装置的气密性良好；
（2）根据将500mL的残余气体与足量灼热的铜粉充分反应，结果发现铜粉增重0.028g，可知铜粉增重的质量就是消耗氧气的质量，即0.028g，所以残余气体中有氧气，且其体积为：$\frac{0.028g}{1.4g/L}$×1000ml=20ml，则残余气体中氧气的体积分数为：$\frac{20mL}{500mL}$×100%=4%；
故答案为：4；
【反思与评价】改进的实验装置，与原来的装置相比较的优点有：
（1）装置简单、紧凑，操作方便，现象明显；
（2）装置中直接有刻度，方便直接读取数据，利于数据比较；（凡是与体积相关的答法均属此列）
（3）避免原装置的导管中存在空气，造成的体积误差；
（4）让磷的燃烧在密闭体系中进行，不污染大气，绿色环保；
（5）避免燃着的红磷在伸进广口瓶的时候造成热空气的散逸，影响实验的科学性等；
故答案为：白磷的着火点低；装置简单、紧凑，操作方便，现象明显；装置中直接有刻度，方便直接读取数据，利于数据比较；
根据【查阅资料】可以知道，白磷为白色或黄色固体，所以左玻璃管上端的黄色固体主要成分可能是白磷固体受热蒸发后的附着在玻璃管上的；
故答案为：白磷．

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，题目难度中等．

练习册系列答案
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15．常温下，下列各溶液中，可能大量共存的离子组是（　　）
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9．在一定条件下，在体积为VL的密闭容器中发生反应：mA+nB?pC．t秒末，A减少了1mol，B减少了1.25mol，C增加了0.5mol．则m：n：p应为（　　）
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13．下列哪种物质所含原子数与0.5mol NaHCO3所含原子数相等（　　）
A．1.5mol NaClB．0.5mol H2SO4C．0.6mol H2O2D．1mol HNO3
14．下列各组离子在溶液中能大量共存的是（　　）
A．Ca2+、HCO3-、Cl-、K+B．Al3+、AlO2-、H+、Na+
C．Fe2+、NH4+、SO42-、S2-D．Fe3+、SCN-、Na+、CO32-

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