Question

4．某科學興趣小組的同學按照課本上的實驗裝置做“測定空氣中氧氣的體積分數”實驗（如圖1所示），但測出的氧氣的體積分數明顯小于$\frac{1}{5}$．請你參與探究：
【提出問題】造成誤差的原因是什么？如何改進課本上的實驗裝置？
【查閱資料】紅磷、白磷的一些性質如表：

	顏色、狀態	熔點/℃	著火點/℃	密度/ （g/cm3）
紅磷	暗紅色固體	590	240	2.34
白磷	白色或黃色固體	44.1	40	1.82

【猜想與假設】
甲同學：可能是導管內原含有空氣，后來留有吸入的水，影響實驗的準確性．
乙同學：可能是瓶內殘留氣體中還有氧氣．
你還能作出的猜想是集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾（或裝置氣密性不好）．
【交流與討論】
（1）丙同學認為用木炭代替紅磷，就可以消除誤差，你認為他的猜想不合理，（填“合理”或“不合理”）理由是木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，不能產生壓強差．
（2）他們利用金屬的導熱性，對課本上的實驗裝置進行了圖2所示的改進（其他儀器忽略）．
①甲同學提出應把紅磷換為白磷，理由是磷的著火點低，可以較容易的發生燃燒．
②與課本上的實驗裝置相比較，該裝置的一個優點是實驗誤差小，不會污染空氣．
【探究與反思】
（1）為了驗證乙同學的猜想，將銅粉放在殘余氣體中加熱，觀察到銅粉變黑色，證明乙同學的猜想合理（填“合理”或“不合理”）
（2）大家用改進的實驗裝置（如圖2所示）進行實驗，待玻璃管冷卻、管內白色的煙幕消失時，左玻璃管內的液面上升了1格，得到了較準確的結果．左玻璃管上端的白色固體的主要成分可能是五氧化二磷．

Answer 1

分析 【猜想與假設】根據集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾也會導致測量結果偏小，可以據此提出猜想；
【交流與討論】（1）根據木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，不能產生壓強差，可以據此解答；
①白磷的著火點低，可以較容易的發生燃燒，可以據此解答；
②銅具有較好的導熱性，可以據此解答；
③在密閉的環境中進行反應，能夠減少實驗誤差，可以據此解答；
【探究與反思】（1）根據銅粉可以和氧氣反應生成黑色的氧化銅固體，可以據此解答該題；
（2）根據【查閱資料】可以知道，白磷為白色或黃色固體，白磷燃燒生成白色五氧化二磷，可以據此解答該題；

解答 解：【猜想與假設】集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾也會導致測量結果偏小，所以我們可以提出的猜想為：集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；
【交流與討論】（1）木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，不能產生壓強差，所以水不能進入廣口瓶中而不能測定出空氣中氧氣的含量；
（2）①白磷的著火點低，可以較容易的發生燃燒；
②分析圖2中的裝置可以知道該裝置在密閉的環境中進行反應，能夠減少實驗誤差；
【探究與反思】（1）銅粉可以和氧氣反應生成黑色的氧化銅固體，所以若觀察到銅粉變黑則說明裝置殘留有氧氣，即乙同學的猜想合理；
（2）根據【查閱資料】可以知道，白磷為白色或黃色固體，所以左玻璃管上端的白色固體主要成分可能是白磷燃燒生成的五氧化二磷聚集而成的；
故答案為：
【猜想與假設】集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾（或裝置氣密性不好）；
【交流與討論】（1）不合理；木炭可以和氧氣反應生成二氧化碳氣體，不能產生壓強差；
（2）①白磷的著火點低，可以較容易的發生燃燒；
②實驗誤差小，不會污染空氣；
【探究與反思】（1）合理；
（2）五氧化二磷．

點評 空氣是人類寶貴的自然資源，在中考中占有重要的地位，特別是空氣中氧氣含量的測定，要注意測定原理、實驗關鍵、現象和結論、裝置的評價和改進等內容的考查．