Question

3．王麗對家中的家用制氧機產生了濃厚的興趣．她通過閱讀說明書了解到家用制氧機的工作原理如下：加壓時，裝填在制氧機內部的分子篩吸附空氣中的氮氣，制取高濃度氧氣．減壓時，分子篩將所吸附的氮氣排放．整個過程中，分子篩并不消耗．王麗用這臺家用制氧機制取并收集了一袋氣體，帶到實驗室對其進行研究．
（1）這臺家用制氧機制氧氣的過程發生的變化屬于物理（填“物理”或“化學”）變化．
（2）實驗I：小麗欲通過以下實驗驗證所收集的氣體是否為純凈的氧氣．
【實驗記錄】

實驗步驟	實驗現象	文字表達式
取一只250mL的集氣瓶，用排水法收集一瓶所帶氣體，然后把燃著的石蠟插入集氣瓶中	石蠟燃燒得更旺	文字表達式I

表中，文字表達式I是石蠟+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$水+二氧化碳．
【實驗結論】收集的氣體是純凈的氧氣．
【實驗反思】老師指出上述實驗并不能證明小麗所帶來的氣體一定是純凈的氧氣．該實驗不能證明所收集氣體為純凈氧氣的原因是石蠟在集氣瓶中燃燒更旺只能說明集氣瓶中的氧氣濃度高于空氣中的氧氣濃度，而不能說明集氣瓶中氧氣含量為100%．
（3）實驗II：測定小麗所帶氣體中氧氣的含量．
同學們在老師的指導下設計了如圖所示裝置，進行實驗，并重復多次．
【實驗記錄】

實驗操作		主要實驗現象	實驗結論及解釋
①	檢查裝置的氣密性	/	裝置的氣密性良好
②	加入藥品，將裝置連接固定	/	/
③	打開止水夾a和b，向A中緩慢鼓入一定量氣體后關閉止水夾a和b	A中水進入到B中，B中水的體積為200mL	收集200mL氣體（由壓強差引起的誤差忽略不計）
④	用凸透鏡聚光引燃白磷	燃燒，產生大量白煙	/
⑤	待白磷熄滅并冷卻到室溫， 進行操作I	現象I	小麗收集的氣體不是純凈的氧氣

表中，操作I是打開止水夾b；現象I是量筒中的水部分進入集氣瓶中
出現上述現象的原因是白磷燃燒消耗氧氣導致集氣瓶中壓強變小．
【數據記錄】

實驗次序	1	2	3	4	5
B中剩余水體積/mL	100	42	39	41	38

【數據處理】已知，在上表數據中，第1組數據偏差較大，存在明顯誤差，在數據處理時應刪去．小麗所帶氣體中氧氣的體積分數為80%．
【實驗反思】導致第1組數據產生較大誤差的可能原因是白磷不足．

Answer 1

分析 （1）這臺家用制氧機制氧氣的過程中沒有生成新物質，屬于物理變化；
（2）石蠟燃燒生成水和二氧化碳；
氧氣能夠支持燃燒，濃度越大可燃物燃燒越劇烈；
（3）白磷燃燒生成五氧化二磷固體；
根據提供的數據可以計算氣體中氧氣的含量．

解答 解：（1）這臺家用制氧機制氧氣的過程中沒有生成新物質，發生的變化屬于物理變化．
故填：物理．
（2）石蠟燃燒生成水和二氧化碳，反應的文字表達式為：石蠟+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$水+二氧化碳．
故填：石蠟+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$水+二氧化碳．
【實驗反思】該實驗不能證明所收集氣體為純凈氧氣的原因是：石蠟在集氣瓶中燃燒更旺只能說明集氣瓶中的氧氣濃度高于空氣中的氧氣濃度，而不能說明集氣瓶中氧氣含量為100%．
故填：石蠟在集氣瓶中燃燒更旺只能說明集氣瓶中的氧氣濃度高于空氣中的氧氣濃度，而不能說明集氣瓶中氧氣含量為100%．
（3）表中，操作I是打開止水夾b；
現象I是量筒中的水部分進入集氣瓶中；
出現上述現象的原因是：白磷燃燒消耗氧氣導致集氣瓶中壓強變小．
故填：打開止水夾b；量筒中的水部分進入集氣瓶中；白磷燃燒消耗氧氣導致集氣瓶中壓強變小．
【數據處理】200mL氣體中氧氣體積為：200mL-（$\frac{42+39+41+38}{4}$）mL=160mL，
小麗所帶氣體中氧氣的體積分數為：$\frac{160mL}{200mL}$×100%=80%，
故填：80．
【實驗反思】導致第1組數據產生較大誤差的可能原因是白磷不足，導致氧氣不能完全反應．
故填：白磷不足．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．