Question

4．某科学兴趣小组的同学按照课本上的实验装置做“测定空气中氧气的体积分数”实验（如图1所示），但测出的氧气的体积分数明显小于$\frac{1}{5}$．请你参与探究：
【提出问题】造成误差的原因是什么？如何改进课本上的实验装置？
【查阅资料】红磷、白磷的一些性质如表：

	颜色、状态	熔点/℃	着火点/℃	密度/ （g/cm3）
红磷	暗红色固体	590	240	2.34
白磷	白色或黄色固体	44.1	40	1.82

【猜想与假设】
甲同学：可能是导管内原含有空气，后来留有吸入的水，影响实验的准确性．
乙同学：可能是瓶内残留气体中还有氧气．
你还能作出的猜想是集气瓶未冷却至室温就打开了弹簧夹（或装置气密性不好）．
【交流与讨论】
（1）丙同学认为用木炭代替红磷，就可以消除误差，你认为他的猜想不合理，（填“合理”或“不合理”）理由是木炭可以和氧气反应生成二氧化碳气体，不能产生压强差．
（2）他们利用金属的导热性，对课本上的实验装置进行了图2所示的改进（其他仪器忽略）．
①甲同学提出应把红磷换为白磷，理由是磷的着火点低，可以较容易的发生燃烧．
②与课本上的实验装置相比较，该装置的一个优点是实验误差小，不会污染空气．
【探究与反思】
（1）为了验证乙同学的猜想，将铜粉放在残余气体中加热，观察到铜粉变黑色，证明乙同学的猜想合理（填“合理”或“不合理”）
（2）大家用改进的实验装置（如图2所示）进行实验，待玻璃管冷却、管内白色的烟幕消失时，左玻璃管内的液面上升了1格，得到了较准确的结果．左玻璃管上端的白色固体的主要成分可能是五氧化二磷．

Answer 1

分析 【猜想与假设】根据集气瓶未冷却至室温就打开了弹簧夹也会导致测量结果偏小，可以据此提出猜想；
【交流与讨论】（1）根据木炭可以和氧气反应生成二氧化碳气体，不能产生压强差，可以据此解答；
①白磷的着火点低，可以较容易的发生燃烧，可以据此解答；
②铜具有较好的导热性，可以据此解答；
③在密闭的环境中进行反应，能够减少实验误差，可以据此解答；
【探究与反思】（1）根据铜粉可以和氧气反应生成黑色的氧化铜固体，可以据此解答该题；
（2）根据【查阅资料】可以知道，白磷为白色或黄色固体，白磷燃烧生成白色五氧化二磷，可以据此解答该题；

解答 解：【猜想与假设】集气瓶未冷却至室温就打开了弹簧夹也会导致测量结果偏小，所以我们可以提出的猜想为：集气瓶未冷却至室温就打开了弹簧夹；
【交流与讨论】（1）木炭可以和氧气反应生成二氧化碳气体，不能产生压强差，所以水不能进入广口瓶中而不能测定出空气中氧气的含量；
（2）①白磷的着火点低，可以较容易的发生燃烧；
②分析图2中的装置可以知道该装置在密闭的环境中进行反应，能够减少实验误差；
【探究与反思】（1）铜粉可以和氧气反应生成黑色的氧化铜固体，所以若观察到铜粉变黑则说明装置残留有氧气，即乙同学的猜想合理；
（2）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白色固体主要成分可能是白磷燃烧生成的五氧化二磷聚集而成的；
故答案为：
【猜想与假设】集气瓶未冷却至室温就打开了弹簧夹（或装置气密性不好）；
【交流与讨论】（1）不合理；木炭可以和氧气反应生成二氧化碳气体，不能产生压强差；
（2）①白磷的着火点低，可以较容易的发生燃烧；
②实验误差小，不会污染空气；
【探究与反思】（1）合理；
（2）五氧化二磷．

点评 空气是人类宝贵的自然资源，在中考中占有重要的地位，特别是空气中氧气含量的测定，要注意测定原理、实验关键、现象和结论、装置的评价和改进等内容的考查．