Question

16．（1）測定空氣中氧氣的體積分數可以采用圖甲乙兩種裝置，甲裝置實驗過程中，足量的紅磷燃燒的現象是發出黃光、冒出大量的白煙，放出熱量，如果止水夾未夾緊，當溫度降到室溫，打開止水夾，會觀察到進入集氣瓶的水大于（選填“大于”“小于”“等于”）$\frac{1}{5}$現象．乙裝置可視為甲的改進裝置，乙裝置與甲裝置相比較，優點是測量更為精確、減少污染，若要使乙的測量更準確，還可以怎樣操作實驗過程中不斷地交替推拉注射器的活塞．

（2）乙裝置實驗完后，變黑的銅絲可用稀硫酸處理得到硫酸銅．工業上制備硫酸銅通常有兩種方案．
方案一：銅$→_{加熱}^{氧氣}$氧化銅$\stackrel{硫酸}{→}$硫酸銅+水
方案二：銅$\stackrel{濃硫酸}{→}$硫酸銅+二氧化硫+水
其中方案一更適合工業生產，主要原因是無污染大氣的SO₂產生或H₂SO₄利用率更高．
（3）方案二產生的SO₂具有和CO₂類似的性質，都能使澄清石灰水變渾濁，除此之外，SO₂還能被酸性高錳酸鉀溶液吸收，使高錳酸鉀溶液顏色由紫色變為無色．某化學興趣小組為探究煤燃燒的氣體產物，將煤燃燒產生的氣體通入澄清石灰水，觀察到石灰水變渾濁．
根據現象，猜想一：煤燃燒產生的氣體是CO₂；
猜想二：煤燃燒產生的氣體是SO₂；
猜想三：煤燃燒產生的氣體是SO₂和CO₂的混合氣體．
為了驗證此氣體成分，該小組設計了如圖實驗，其中B裝置的作用是檢驗SO₂是否被除盡；當觀察到A瓶溶液褪色，B瓶溶液不褪色，C瓶溶液出現白色沉淀或變渾濁現象，證明猜想三成立．

Answer 1

分析 （1）根據空氣中氧氣含量測定的原理及實驗的目的分析現象，再從空氣中氧氣含量及兩套裝置的特點分析優點解答．
（2）比較兩個實驗方案優劣，可以從實驗是否簡便、環保、節約能源、原料利用率等方面分析解答；
（3）分析題目所給信息，明確各裝置的作用，了解實驗探究原理，從而得出結論．

解答 解：（1）紅磷在集氣瓶內燃燒，發出黃光、冒出大量的白煙，放出熱量，空氣中氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$，紅磷燃燒消耗瓶內氧氣，所以瓶內氣壓減小，打開止水夾，會觀察到水進入瓶內，約占A瓶容積的$\frac{1}{5}$，若裝置了止水夾未夾緊，反應時會有氣體逸出，試驗結束后，會導致進入的水的體積大于$\frac{1}{5}$；乙裝置刻度更精細，測量更精確；且紅磷燃燒生成大量白煙，而銅絲反應生成氧化銅黑色固體，所以可以減少污染．若要使乙的測量更準確，需要在實驗過程中不斷地交替推拉注射器的活塞，使空氣中的氧氣充分與銅粉反應；
故答案為：發出黃光、冒出大量的白煙，放出熱量；大于；測量更為精確；減少污染；實驗過程中不斷地交替推拉注射器的活塞．
（2）對比兩個實驗方案，方案一銅與氧氣反應生成氧化銅，氧化銅與稀硫酸反應生成硫酸銅和水，與二相比，無污染大氣的二氧化硫生成，更環保；
方案一反應方程式是2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂0，由此可知：Cu～H₂SO₄，方案二中 Cu～2H₂SO₄，對比可以發現方案一硫酸的利用率更高；
故答案為：無污染大氣的SO₂產生或H₂SO₄利用率更高；
（3）結合猜想一和猜想二，煤燃燒還可能產生SO₂和CO₂的混合氣體；由題意可知：二氧化硫能被酸性高錳酸鉀溶液吸收，使高錳酸鉀溶液顏色由紫色變為無色，所以A裝置的作用是檢驗是否含有二氧化硫，B裝置是檢驗SO₂是否被除盡，而C裝置是用來檢驗是否含有二氧化碳；若猜想三正確，則A瓶溶液褪色，B瓶溶液不褪色，C瓶溶液變渾濁；
故答案為：SO₂和CO₂的混合氣體；檢驗SO₂是否被除盡；A瓶溶液褪色，B瓶溶液不褪色，C瓶溶液出現白色沉淀或變渾濁．

點評 本題是一道綜合性較強的實驗題，既有實驗探究，又有對方案的評價等知識，要根據題意結合所學知識細心分析才能正確解答．