Question

19．小亮發(fā)現(xiàn)：收集的氧氣占集氣瓶容積的60%（空氣占40%）時，能使帶火星的木條復(fù)燃．那么，使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣濃度的最低值是多少呢？小亮對此展開探究：
第一組實(shí)驗(yàn)：取5只集氣瓶，編號為①、②、③、④、⑤，分別裝入其總?cè)莘e10%、20%、30%、40%、50%的水．用排水法收集氧氣，恰好把5只集氣瓶中的水排去．將帶火星的木條依次插入①～⑤號瓶中，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．
小亮在前一組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上又做了第二組和第三組實(shí)驗(yàn)，三組實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象見下表．

	第一組					第二組					第第三組
集氣瓶編號	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的O2占容積的體積分?jǐn)?shù)（%）	l0	20	30	40	50	3l	33	35	37	39	34
帶火星木條的狀況	微亮	亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮

請根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答下列問題：
（1）寫出實(shí)驗(yàn)室加熱高錳酸鉀制取氧氣的化學(xué)方程式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（2）收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時，可使帶火星的木條復(fù)燃，這時集氣瓶中氧氣分?jǐn)?shù)是48或49%（計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）．
（3）此時混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖所示．若只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，應(yīng)將加熱雙氧水的最高溫度控制在82℃．
（4）采取“半值法”探究能減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)．例如：第一組實(shí)驗(yàn)若按③、④的編號順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在30%～40%之間，從而省去編號為①、②、⑤的實(shí)驗(yàn)，同理，第二組實(shí)驗(yàn)可以省去的實(shí)驗(yàn)編號為①④⑤．

Answer 1

分析 本題通過實(shí)驗(yàn)探究了能使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣含量的最低值問題，針對此問題，設(shè)計(jì)了幾組氧氣含量不同的對照實(shí)驗(yàn)．通過實(shí)驗(yàn)可以看出，不是純凈的氧氣，帶火星的木條也可以復(fù)燃；分析表格可發(fā)現(xiàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時木條就可復(fù)燃，根據(jù)空氣中原有的氧氣和收集到的氧氣，就可算出氧氣的分?jǐn)?shù)；“半值法”的應(yīng)用可以減少實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，節(jié)約時間，確定時采用的一般是中間值．

解答 解：（1）高錳酸鉀在加熱的條件下分解為錳酸鉀、二氧化錳和氧氣；故填：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）由圖中可知，當(dāng)氧氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到35%時，帶火星的木條復(fù)燃．故填：35；此時空氣還占65%，所以空氣中有氧氣的量為：65%×21%≈14%，所以此時瓶內(nèi)共有氧氣的分?jǐn)?shù)為：14%+35%=49%，若用氧氣占空氣體積的五分之一計(jì)算，則結(jié)果為48%，故填：35；48或49；
（3）只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，則氧氣的含量需要在48%～49%，分析坐標(biāo)，可知道溫度大約在82℃左右；故填：82；
（4）采取“半值法”探究能減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，實(shí)際上就是通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，減少不必要的實(shí)驗(yàn)，第二組實(shí)驗(yàn)若按②、③的編號順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在33%～35%之間，從而省去編號①、④、⑤的實(shí)驗(yàn)，故填：①④⑤．

點(diǎn)評 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時，要明確實(shí)驗(yàn)的目的，要注意控制一些變量，本題還采用了“半值法”，從而可減少實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，減少實(shí)驗(yàn)的過程．