Question

小丽对家中的家用制氧机产生了浓厚的兴趣。她通过阅读说明书了解到家用制氧机的工作原理如下：加压时，装填在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气。减压时，分子筛将所吸附的氮气排放。整个过程中，分子筛并不消耗。小丽用这台家用制氧机制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究。

实验I：小丽欲通过以下实验验证所收集的气体是否为纯净的氧气。   

【实验记录】

实验步骤	实验现象	化学方程式
取一只250 mL的集气瓶，用排水法收集一瓶所带气体，然后把一小块燃着的木炭插入集气瓶中	木炭燃烧得更旺	化学方程式I

表中，化学方程式I是    。

【实验结论】收集的气体是纯净的氧气。

【实验反思】老师指出上述实验并不能证明小丽所带来的气体一定是纯净的氧气。该实验不能证明所收集气体为纯净氧气的原因是    。

实验II：测定小丽所带气体中氧气的含量。

同学们在老师的指导下设计了如右图所示装置，进行实验，并重复多次。

【实验记录】

实验操作	主要实验现象	实验结论及解释
①	检查装置的气密性		装置的气密性良好
②	加入药品，将装置连接固定
③	打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体后关闭止水夹a和b	A中水进入到B中，B中水的体积为200 mL。	收集200 mL气体（由压强差引起的误差忽略不计）
④	用凸透镜聚光引燃白磷	燃烧，产生大量白烟
⑤	待白磷熄灭并冷却到室温， 进行操作I	现象I	小丽收集的气体不是纯净的氧气

表中，操作I是    ；现象I是    。

【数据记录】   

实验次序	1	2	3	4	5
B中剩余水体积/mL	100	42	39	41	38

【数据处理】已知，在上表数据中，第1组数据偏差较大，存在明显误差，在数据处理时应删去。小丽所带气体中氧气的体积分数为     % 。

【实验反思】

（1）这台家用制氧机制氧气的过程发生的变化属于   （填“物理变化”或“化学变化”）。

（2）导致第1组数据产生较大误差的可能原因是    。

 

Answer 1

【答案】

实验I：C + O₂ CO₂（写出生成CO的反应不扣分）    木炭在集气瓶中燃烧得更旺只能说明集气瓶中氧气的含量高于空气中氧气的含量，不能说明集气瓶中氧气含量为100%（其他合理答案均可得分）

实验II：  打开止水夹b      B中部分水被吸入A中（其他合理答案均可得分）

80%        物理变化          白磷量不足（其他合理答案均可得分）

【解析】

试题分析：实验I：【实验记录】由于木炭在氧气中充分燃烧，只生成二氧化碳气体，故反应的化学方程式为 C+O₂CO₂；

【实验反思】根据实验现象“木炭燃烧得更旺”可知，集气瓶中的氧气浓度很高，但不一定是纯净的氧气。

实验II：【实验记录】结合学过的“空气中氧气含量的测定的实验”可知，由于白磷能与氧气反应，故反应后，集气瓶中因氧气的减少而使压强变小，故待白磷熄灭并冷却到室温时，打开止水夹b，会看到B中有部分水会被吸入A中。

【数据处理】根据题意，由于第1组数据偏差较大，存在明显误差，故在数据处理时已删去；为了进一步缩小误差，可求出另外4次的平均值作为最终结果，则小丽所带气体中氧气的体积约为200ml-=160ml，故氧气的体积分数=×100%=80%。

【实验反思】

（1）根据题意可知，这台家用制氧机在制氧气的过程中，只是将空气中的氮气和氧气分离，而没有新物质生成，故发生的变化属于物理变化。

（2）根据题意可知，B中剩余的水越多，说明消耗的氧气就越少；因为压强变化的越小，倒吸的水也就越少；根据上面的数据处理可知，小丽所带气体中氧气的体积分数为80%，而根据第1组数据可知，此时氧气并没有被消耗完，故最可能的情况就是白磷量不足，不足以消耗所有的氧气。

考点：氧气的化学性质，纯净物与混合物的判别，化学方程式的书写，测定空气中氧气的含量，化学变化与物理变化的判别

点评：对于验证型实验探究，要熟记物质的性质或变化规律，根据给出的实验设计方案，进行实验、分析和探究，并通过观察、记录和分析的实验现象，来验证该物质的性质或变化规律等。