Question

4．实验是科学探究的重要方法，如图是测定空气中氧气含量的三套装置图，请结合图示回答有关问题．
（1）按装置一所示进行实验，红磷在瓶内燃烧时，如果止水夹未夹紧，会导致测定结果偏大（填“偏小”、“不变”或“偏大”）．若将红磷换成木炭，实验不能达到目的，原因是有二氧化碳生成．小雨认为事先在集气瓶内放入氢氧化钠溶液，实验就能成功，他的理由是CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O（用化学方程式表示）；小鑫认为实验仍然无法达到目的，理由是木炭燃烧生成二氧化碳，而一氧化碳不能被氢氧化钠溶液吸收．
（2）用装置二进行实验得到如下实验数据，完成下表：

硬质玻璃管中空气的体积	反应前注射器中空气体积	反应后注射器中气体体积	实验测得空气中氧气的体积分数
25mL	15mL	9mL	15%

装置二和装置三中气球的作用是缓冲气体压力利于控制活塞推进或控制气体压强有利于充分反应，但气球的位置不同，装置三（填“装置二”或“装置三”）更合理，理由是能让空气更易流通，全部通过红磷，使氧气与红磷充分反应．
（3）若用实验装置二，测量的结果偏小，可能的原因有哪些？请写出2点：红磷的量不足、未待装置完全冷却至室温就读数．
（4）用实验装置乙进行实验，在实验结束后，向集气瓶内滴加紫色石蕊试液，立刻变红，说明溶液显酸性；什么原因使石蕊试液变红的呢？你的猜测是红磷燃烧生成五氧化二磷，它与水反应生成酸性物质．

Answer 1

分析 （1）根据红磷燃烧放出大量的热以及木条燃烧生成二氧化碳气体进行解答；考虑二氧化碳与氢氧化钠溶液反应，而一氧化碳与氢氧化钠溶液不反应；
（2）根据气球的作用缓冲，防止试管内气体温度升高，气压增大，冲开橡皮塞以及从两种装置的区别来分析进行解答；
（3）根据实验的注意事项分析回答；
（4）考虑红磷燃烧生成五氧化二磷，它与水反应生成酸性物质．

解答 解：（1）红磷燃烧放出大量的热，所以如果止水夹未夹紧，会有气体逸出，冷却后进入水的体积变大，则会导致测定结果偏大；木条燃烧生成二氧化碳气体，所以不能将红磷换成木炭；二氧化碳与氢氧化钠溶液反，其化学方程式为CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O，而一氧化碳与氢氧化钠溶液不反应．
（2）注射器内气体减少的量就是氧气的体积，则实验测得空气中氧气的体积分数为：$\frac{15mL-9mL}{25mL+15mL}×100%$=15%；装置中气球的作用是：缓冲，防止试管内气体温度升高，气压增大，冲开橡皮塞；装置二与装置三装置比较，装置三中的气球在玻璃管的后部，更易让空气流通，氧气与红磷能充分反应；实验过程中，注射器应不停推拉活塞；
（3）若实验测得的结果偏小（氧气的体积分数小于21%），可能的原因有红磷的量不足、未待装置完全冷却至室温就读数、漏气等．
（4）用实验装置乙进行实验，在实验结束后，向集气瓶内滴加紫色石蕊试液，立刻变红，说明溶液显酸性；猜测是红磷燃烧生成五氧化二磷，它与水反应生成酸性物质．
故答案为：
（1）偏大，有二氧化碳生成． CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O，木炭燃烧生成二氧化碳，而一氧化碳不能被氢氧化钠溶液吸收．
（2）15%，缓冲气体压力利于控制活塞推进或控制气体压强有利于充分反应，装置三，能让空气更易流通，全部通过红磷，使氧气与红磷充分反应．
（3）红磷的量不足、未待装置完全冷却至室温就读数．
（4）酸，红磷燃烧生成五氧化二磷，它与水反应生成酸性物质．

点评 注意合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．