Question

13．為測定空氣中氧氣的含量，某學生設計了如下一些實驗并進行探究．請你參與評價或幫助他分析完成相關問題．
Ⅰ．【探究目的】測定空氣中氧氣的含量
Ⅱ．【查閱資料】25℃（室溫）、101kPa下，100g水可溶解0.1366gCO₂．
二氧化碳能與燒堿（氫氧化鈉）反應生成碳酸鈉和水
Ⅲ．【提出問題】氧氣約占空氣體積的多少？
Ⅳ．【猜想假設】若各裝置都能將集氣瓶中的氧氣耗盡、木炭燃燒都轉化成CO₂、燒杯中液體都足量，忽略導管中的空氣和進入導管中的液體對測量的影響，則集氣瓶中吸入液體體積應該約占集氣瓶容積的$\frac{1}{5}$．
Ⅴ．【實驗探究】

方案	甲	乙	丙	丁
裝置
操作	①關閉旋塞；
	②將足量的銅網加熱至紅熱狀；	②將足量的紅磷點燃；	②將足量的木炭點燃；	②將足量的木炭點燃；
	③立即伸入集氣瓶中并塞緊膠塞；④充分反應，待集氣瓶中氣溫冷卻至室溫后打開旋塞；至燒杯中液面保持不變時記錄集氣瓶中吸入液體體積約占集氣瓶容積幾分之幾．
記錄	約$\frac{1}{5}$	約$\frac{1}{5}$	＜＜$\frac{1}{5}$	約$\frac{1}{5}$
結論	氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$	氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$	空氣中氧氣的體積含量遠小于$\frac{1}{5}$	氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$

Ⅵ．【反思交流】
（1）當集氣瓶中氣溫未冷卻至室溫即記錄集氣瓶中吸入液體體積約占集氣瓶容積的體積分數為a，當集氣瓶中氣溫冷卻至室溫后再記錄集氣瓶中吸入液體體積約占集氣瓶容積的體積分數為b，則a＜b（填“＞”或“＜”或“=”）．
（2）丙方案所測數據遠小于$\frac{1}{5}$的主要原因是二氧化碳在水中的溶解性小（或消耗氧氣，又產生新的二氧化碳氣體又沒有除去）．
（3）以乙方案為例，試分析在測定過程中，對測定結果帶來誤差的因素可能有裝置氣密性差、集氣瓶中氣溫未恢復至室溫就讀數等．（任答兩點）．

Answer 1

分析 本題是測定空氣中氧氣的含量，我們常用燃燒紅磷或白磷的方法，因為磷燃燒生成白色固體五氧化二磷，幾乎不占空間，使得內外產生氣壓差，從而得到正確的結論．因此在選擇可燃物時，必須考慮到：燃燒的條件；生成物的狀態；不與空氣中其他物質發生反應．保證本實驗成功的關鍵是：①裝置氣密性好；②紅磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數．據此分析解答有關的問題．

解答 解：Ⅳ、由空氣中氧氣的含量可知，若各裝置都能將集氣瓶中的氧氣耗盡、木炭燃燒都轉化成CO₂、燒杯中液體都足量，忽略導管中的空氣和進入導管中的液體對測量的影響，則集氣瓶中吸入液體體積應該約占集氣瓶容積的$\frac{1}{5}$．
Ⅴ、當瓶內的壓強不再改變時，不再到吸入液體，燒杯中液面保持不變．這時可讀數；
Ⅵ．（1）當集氣瓶內氣溫未冷卻時，瓶內的壓強偏高時，進入的液體偏少．所以，a＜b；
（2）丙方案所測數據遠小于$\frac{1}{5}$的主要原因是：反應產生的CO₂氣體在水中的溶解度不大；
（3）在測定過程中，對測定結果帶來誤差的因素可能有：裝置氣密性差、集氣瓶中氣溫未恢復至室溫就讀數、可燃物紅磷、木炭的量偏少等．
故答案為：Ⅳ.$\frac{1}{5}$；Ⅴ．保持不變；Ⅵ．（1）＜；（2）二氧化碳在水中的溶解性小（或消耗氧氣，又產生新的二氧化碳氣體又沒有除去）；（3）裝置氣密性差、集氣瓶中氣溫未恢復至室溫就讀數等．

點評 本題主要考查測定空氣中氧氣的含量的實驗，理解實驗的原理是解答本題的關鍵，增加了學生分析問題的思維跨度，強調了學生整合知識的能力．