Question

5．某化學興趣小組的同學按照課本的實驗裝置做“測定空氣中氧氣的體積分數”實驗（圖1），但測出的氧氣體積分數明顯小于$\frac{1}{5}$．請你參與探究：

【提出問題】
造成誤差的原因是什么？如何改進課本實驗裝置？
【查閱資料】

	顏色、狀態	熔點/℃	著火點/℃	密度/g•cm-3
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：可能是導管內原存有空氣，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的緣故；你還能做的猜想是集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾．
【交流與討論】
（1）丙同學認為，用木炭代替紅磷就可以消除這個現象，大家認為丙同學的猜想不合理，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）他們對課本實驗裝置進行了如圖2的改進．
①甲同學提出應把紅磷更換為白磷，理由是白磷的著火點低，可以較容易的發生燃燒；
②通過粗銅絲來點燃玻璃管內的白磷，利用了金屬銅的導熱性；
③與課本實驗裝置相比，該裝置的一個優點是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）為驗證乙同學的猜想，將銅粉在殘余氣體中加熱，觀察到銅粉變黑，所以乙同學的猜想合理（選填“合理”或“不合理”）；
（2）大家采用改進的實驗裝置（圖2）進行實驗，待玻璃管冷卻、管內白色的煙幕消失，左管液面上升了1格，得到了較準確的數據，但又意外發現左玻璃管內壁上端附著黃色固體．左玻璃管上端黃色固體的主要成分可能是白磷．

Answer 1

分析 【猜想與假設】裝置漏氣；集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；紅磷不足等都會導致測量結果偏小，可以據此提出猜想；
【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，可以據此解答；
（2）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）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，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：裝置漏氣；集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；紅磷不足等；
【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銅具有較好的導熱性，所以本實驗中是利用了銅的導熱性；
③分析圖2中的裝置環保，生成的五氧化二磷有毒，不污染空氣；測量所得數據比較準確；所用試劑量少，節約藥品等；
【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）①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黃色固體主要成分可能是白磷固體受熱蒸發后的附著在玻璃管上的；
②五氧化二磷可以溶于水后生成磷酸，所以其pH小于7．
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；
【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；
（2）①白磷的著火點低，可以較容易的發生燃燒；
②導熱；
③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）合理；
（2）白磷．

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．