Question

13．《科學》課本上用圖甲的裝置來測定空氣中氧氣的體積分數，而某興趣小組同學通過查詢資料對該實驗進行改進，利用四硫化鈉（Na₂S₄）固體替代紅磷進行實驗，其反應原理為：2Na₂S₄+O₂+2H₂O=8S↓+4NaOH
實驗步驟：

①將足量的四硫化鈉（Na₂S₄）固體置于試管中，再加入適量的水并迅速塞緊橡膠塞，再充分振蕩．
②測量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數據h₁（如圖乙所示）．
③將該試管插入水中（如圖丙所示），取下橡膠塞，觀察到試管內液面上升．
④當管內液面穩定時塞緊橡膠塞，將試管取出倒轉過來，測量液面至橡膠塞下沿的距離，（如圖丁所示）記錄數據h₂．
⑤按照①～③再重復實驗2次．3次實驗數據如下表所示：

	第1次	第2次	第3次
h1/厘米	11.3	11.4	11.6
h2/厘米	8.7	9.1	9.2

（1）步驟①中進行充分振蕩的目的是使反應物充分反應；
（2）根據3次實驗數據，計算空氣中氧氣的體積分數約為21.3%（結果精確到0.1%）．

Answer 1

分析 （1）根據信息四硫化鈉和氧氣、水反應生成硫和氫氧化鈉，結合實驗目的分析振蕩的原因；
（2）根據h₁和h₂的高度差可知是消耗氧氣的體積，結合體積分數的計算得出結果．

解答 解：（1）四硫化鈉的作用是消耗氧氣，因此充分振蕩的目的是使氧氣被充分反應，使結果更準確；故填：使反應物充分反應；
（2）h₁和h₂的高度差就是消耗氧氣的體積，因此氧氣的體積分數=$\frac{氧氣的體積}{空氣的體積}$×100%．
第1次：$\frac{11.3-8.7}{11.3}×100%$=23%；
第2次：$\frac{11.4-9.1}{11.4}×100%$=20.2%
第3次：$\frac{11.6-9.2}{11.6}×100%$=20.7%
則空氣中氧氣的體積分數約為：$\frac{23%+20.2%+20.7%}{3}$=21.3%
故答案為：21.3%．

點評 本題通過信息的形式主要考查用測定空氣里氧氣含量的實驗原理、操作步驟、實驗結論等，培養了學生的分析問題能力及知識遷移運用能力．