Question

3．為驗證空氣中氧氣的體積分數，小明按圖甲所示的裝置進行了多次實驗，發現每次測得的氧氣體積分數總是遠小于21%．他認 為誤差主要由實驗裝置造成，于是改用圖乙裝置進行實驗，步驟如下：

①連接裝置并檢査氣密性．
②在量筒內加入100毫升的水．
③在廣口瓶中加入少量水，使瓶內空氣體積為250毫升．
④在燃燒匙內放入過量的紅磷，塞緊瓶塞．關閉止水夾，接通電源使電烙鐵發熱，點燃紅磷后，斷開電源．
⑤燃燒結束并充分冷卻后，打開止水夾，待量筒內水面不再下降時，記錄量筒內水的體積為65毫升．
（1）小明按圖甲裝置進行實驗時，該如何檢査裝置的氣密性？
（2）與裝置甲相比，裝置乙中使用電烙鐵可以減小實誤差，其原因是：改進后的裝置無需打開瓶塞點燃紅磷，避免瓶內空氣外逸而而造成實驗誤差
（3）根據本實驗數據，計算出空氣中氧氣的體積分數為14%
（4）通過比較發現，小明的測量結果與真實值仍有差距，你認為引起本實驗的誤差還有什么因素？請你再探究一種因素即可．

Answer 1

分析 （1）裝置氣密性檢查的原理一般是通過壓強差來產生明顯的現象來判斷．壓強差主要來自兩方面：一是利用溫度的變化引起氣體體積變化，二是利用外力產生壓強差．
（2）對比改進行前后的兩種探究裝置，可發現改進后不需要點燃紅磷后再將燃燒匙伸入瓶中，可很好地避免因裝置漏氣而對結果帶來的偏差；
（3）根據量筒內減少的體積為氧氣的體積解答；
（4）引起本實驗的誤差除裝置外，還與可燃物的性質有關，設計實驗加以驗證．

解答 解：（1）檢驗此裝置的氣密性時，可將導管一端插入水中，用手緊握廣口瓶外壁，觀察水中的導管口是否有氣泡冒出，如果有氣泡冒出，說明裝置氣密性好．故填：將導管一端插入水中，用手緊握廣口瓶外壁，觀察水中的導管口是否有氣泡冒出，如果有氣泡冒出，說明裝置氣密性好；
（2）與裝置甲相比，裝置乙中使用電烙鐵可以減小實驗誤差，其原因是：改進后的裝置無需打開瓶塞點燃紅磷，避免瓶內空氣外逸而而造成實驗誤差．故填：改進后的裝置無需打開瓶塞點燃紅磷，避免瓶內空氣外逸而而造成實驗誤差；
（3）量筒內減少的體積為氧氣的體積，氧氣的體積=100mL-65mL=35mL；空氣中氧氣的體積分數為$\frac{35mL}{250mL}×100%$=14%；故填：14%；
（4）引起本實驗的誤差的因素還可能有可燃物的性質，為了探究這一因素，可設計如下實驗：將紅磷改為白磷做同樣的實驗，然后與紅磷實驗對比，若測得氧氣體積分數大于14%，說明可燃物的性質對實驗會產生誤差；故填：可燃物的性質；將紅磷改為白磷做同樣的實驗，然后與紅磷實驗對比，若測得氧氣體積分數大于14%，說明可燃物的性質對實驗會產生誤差．

點評 了解實驗數據的處理或者誤差分析的方法及技巧；了解用紅磷測定氧氣在空氣中含量的實驗的注意事項．實驗是化學的重要組成部分，正確的實驗操作是得出科學結論的前提條件之一，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為得出正確的結論奠定基礎．