Question

【题目】图1是课本上“空气中氧气含量测定”的实验装置。在实际使用中，经常出现实验结果偏小的情况，原因可能是_________（答一条）。某化学探究性学习小组对“空气中氧气含量测定”的实验进行了改进。

（查阅资料）

白磷和红磷组成元素相同。白磷燃烧所需的最低温度是40℃，而红磷需要240℃。

（设计实验）

实验装置如图2所示。

（实验步骤）

①待白磷燃烧完毕，将集气瓶稍加振荡，白烟消失。

②迅速将预热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷燃烧。

③在集气瓶里装入适量a体积的水，燃烧匙里放一块白磷，在酒精灯上把玻璃棒下端加热后，立刻将集气瓶上的三孔胶塞塞紧。

④根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数。

⑤如图2所示连接仪器，检查________。

⑥待集气瓶完全冷却至室温，打开止水夹，量出集气瓶中水的体积为b，整个集气瓶的体积为c。

根据以上实验信息，回答下列有关问题：

（1）正确的实验顺序是________（填序号）；

（2）若实验非常成功，请写出a、b、c三个数据应满足的一个等式关系__________；

（3）药品中白磷的用量应保证足量，其目的是__________。

（实验拓展）

另一个探究小组设计了另一个改进装置，如图3所示。其中A是圆筒状玻璃容器（带密封盖），上面标有以厘米为单位的刻度，B是带刻度的敞口玻璃管（其他辅助装置略）。将过量的铜粉平铺在惰性电热板上，盖紧密封盖。通电加热铜粉，充分反应后，待冷却到原来的状态，调整B的高度使容器A、B中的液面保持相平，记录液面刻度。（注：A容器内固态物质所占的体积忽略不计）

（4）写出该实验的原理__________（写出相关反应表达式）；

（5）此改进装置对比课本上的实验装置，优点是________（答一条即可）；

（6）操作过程中，调整B的高度使容器A、B中的液面保持相平的目的是_________。

Answer 1

【答案】装置气密性差（合理即可） 装置气密性 ⑤③②①⑥④ c+4a=5b 将瓶内氧气充分消耗完 误差更小 确保两容积内的压强相同，减小实验误差

【解析】

红磷测定空气中氧气含量实验中，通过水进入的体积得出氧气的含量，当出现实验结果偏小的原因可能是：①装置气密性差，反应结束后又有空气进入；②红磷量不足，氧气不能耗尽；③未待装置冷却至室温就打开止水夹，瓶内气体体积受热膨胀；④导管内可能有少量水残留。

（1）若用图2装置进行实验，则需要首先检查装置气密性，然后加入药品，接着利用预热的玻璃棒引燃白磷，待反应完全后装置冷却至室温，打开止水夹，记录数据，计算出氧气的含量，因此正确的实验顺序应该是⑤③②①⑥④，步骤⑤中连接好仪器后，检查装置气密性，保证实验的成功。

（2）氧气的含量约占空气的五分之一，因此进入到瓶内的水的体积也应该是占等分的五分之一，由此有。

（3）若白磷量不足，则瓶内的氧气无法被耗尽，会导致测得是结果比实际偏小，过量的目的就是将氧气充分消耗掉。

（4）该反应利用给铜粉加热，消耗氧气，原理是：。

（5）红磷燃烧时当氧气浓度降低到某一点时就会熄灭，因此有误差，而本改良实验中铜粉会一直与氧气反应，将氧气彻底耗尽，并且不产生污染物，优点是：误差更小、对环境无污染。

（6）只有当AB中的液面相平时，才能确保两容积内的压强相同，读出来的数据才准确。