Question

11．某化學興趣小組的同學對空氣中氧氣含量的測定實驗進行探究．
（1）如圖1所示裝置和藥品進行實驗，待紅磷燃燒熄滅、裝置冷卻后打開止水夾后看到燒杯中的水倒流進集氣瓶，且上升到刻度“1”處．
（2）甲同學，用木炭代替紅磷代替紅磷完成上述實驗，發(fā)現(xiàn)集氣瓶內并沒有吸入水，其原因是炭燃燒生成氣體二氧化碳和一氧化碳，不引起裝置內壓強的改變，水不會倒流進入瓶內．
經過思考該同學向集氣瓶內加入氫氧化鈉溶液，再重新實驗，得到了氧氣約占空氣體積$\frac{1}{5}$的結論．
（3）乙同學：用鐵絲代替紅磷，完成上述實驗，發(fā)現(xiàn)集氣瓶內并沒有吸入水，其原因是鐵絲在空氣中不燃燒．
（4）丙同學用鎂條代替紅磷來測定空氣中氧氣的含量．結果卻發(fā)現(xiàn)倒吸的水量遠遠超過集氣瓶$\frac{1}{5}$．你認為造成此現(xiàn)象的原因可能是D．
A．裝置有點漏氣  B．沒有冷卻到室溫就打開止水夾
C．鎂條的量不足  D．鎂條與空氣中的其他氣體發(fā)生了反應
（5）小組內同學反思上述實驗的探究過程后認為：用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實驗時，在藥品的選擇或生成物的要求上應考慮的是本身是固體，能夠和空氣中氧氣或者氮氣單一物質反應，且生成物不是氣體．
（6）小組內同學還對該實驗進行了如下改進．（已知試管溶積為35mL）．實驗的操作步驟如下：①點燃酒精燈．②撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾．③將少量紅磷平裝入試管中，將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處，并按圖2中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾緊橡皮管．④讀取注射器活塞的數據．
你認為正確的實驗操作順序是③①②④（填序號）．
待試管冷卻后松開彈簧夾，注射器活塞將從10mL刻度處慢慢前移到約為3　mL刻度處才停止．
若操作③中沒有彈簧夾夾橡皮管，其他操作步驟相同，則實驗過程中看到的現(xiàn)象有試管內產生大量白煙，注射器活塞先向右移動，再向左移動，待試管冷卻后，注射器活塞將停在1mL處．

Answer 1

分析 （1）根據紅磷對空氣中氧氣的消耗引起裝置內壓強的減小解答；
（2）根據木炭燃燒對應產物是二氧化碳，瓶內氣壓基本不變，二氧化碳能和氫氧化鈉溶液反應解答；
（3）根據鐵絲在空氣中不能燃燒解答；
（4）根據鎂條不僅僅能夠與氧氣反應，而且還能和氮氣反應解答；
（5）根據用燃燒法測定空氣中氧氣含量的實驗時，在藥品的選擇或生成物的選擇上要考慮物質在空氣中能否燃燒以及燃燒后生成物的狀態(tài)等解答；
（6）對于用注射器改進后的儀器其刻度更容易讀取，計算部分要注意被反應消耗掉的是試管內的氧氣，不包含注射器內的部分．

解答 解：（1）因為紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$，故燒杯中的水倒流進集氣瓶，且上升到刻度“1”處；
（2）木炭燃燒產生CO₂是氣體，瓶內壓強不變，水不會倒流，所以用木炭代替紅磷是不會得到對應的結果的；氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳，故向集氣瓶內加氫氧化鈉溶液，再重新實驗，得到了氧氣約占空氣體積$\frac{1}{5}$的結論．
（3）用鐵絲代替紅磷，完成上述實驗，發(fā)現(xiàn)集氣瓶內并沒有吸入水，其原因是鐵絲在空氣中不燃燒；
若紅磷不足（未冷卻到室溫讀數，裝置漏氣）等都會使測定結果偏小；
（4）鎂條不僅僅能夠與氧氣反應，而且還能和氮氣反應，這樣就造成進入液體的體積遠遠超過1/5 （分析時一定要注意對反應條件中氣密性等已經說明的良好，否則很容易就理解為氣密性或者藥品的量等原因）．；
（5）為了保證結果的精確，加入的物質需要滿足能夠消耗了密閉容器內的氧氣，而不產生新的氣體等；
（6）而對應用注射器進行的實驗改進，相對先前的實驗，數據更容易獲取，因為注射器有精確的刻度．計算部分要注意反應消耗掉的是試管內的氧氣，不包含注射器內的部分，所以消耗氧氣是35mL×$\frac{1}{5}$=7mL，所以注射器活塞應該向左滑動到“3”，若操作③中沒有用彈簧夾夾橡皮管，其他操作步驟相同，則實驗過程中看到的現(xiàn)象有試管內產生大量白煙，注射器活塞先向右移動，再向左移動，消耗氧氣是（35mL+10mL）×$\frac{1}{5}$=9mL，所以注射器活塞應該向左滑動到“1”．
故答案為：
（1）燒杯中的水倒流進集氣瓶，且上升到刻度“1”處；
（2）木炭燃燒生成氣體二氧化碳和一氧化碳，不引起裝置內壓強的改變，水不會倒流進入瓶內；氫氧化鈉溶液；
（3）鐵絲在空氣中不燃燒；
（4）D；
（5）本身是固體，能夠和空氣中氧氣或者氮氣單一物質反應，且生成物不是氣體；
（6）③①②④；3；試管內產生大量白煙，注射器活塞先向右移動，再向左移動；  1

點評 本題考查了空氣中氧氣的含量的探究，并且注重了實驗方案的評價，了解實驗注意事項等才能結合題意靈活解答．注意尤其是注射器類似的本身內部有氣體的可能的干擾就是要強調對題意的準確把握對實驗的改進從不同行角度分析評價時，要從題目本身的而分析角度來進行，而不是先分析后解答具體的問題，即分析要有針對性．