Question

【題目】學習了氧氣的知識，興趣小組同學對氧氣在生活中的應用進行了探究。

（查閱資料）家用制氧機（如圖）的工作原理如下：加壓時，裝填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。興趣小組同學用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。

（一）實驗I：小組同學準備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）取一只 250mL 的集氣瓶，用排水法收集一瓶所帶氣體，然后把一根燃著的木條插入集氣瓶中，木條燃燒得更旺。

（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組同學所帶來的氣體一定是純凈的氧氣。該實 驗不能確定所收集氣體為純凈氧氣的原因是_____。

（二）實驗 II：測定小組同學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。請補充完實驗記錄。

（實驗步驟）

①檢查_____。

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，露出白磷后，關閉止水夾a 和b，A 中水進入到 B 中，測得B 中水的體積為V1mL。

④用凸透鏡聚光引燃白磷，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。B 中水倒吸進入到A 中， 測得量筒中的體積變為V2mL。

⑥計算小組同學所帶氣體中氧氣的體積分數。

（1）下列有關這個實驗的說法中，正確的是（______）

A.步驟③中，仰視量筒讀數會使測得的 V1 數值偏低；

B.步驟④中，白磷燃燒時要保持關閉止水夾 a 和 b；

C.步驟⑤中，未冷卻至室溫會使測得的小組同學所帶氣體中氧氣的含量偏高；

D.步驟⑥中，求得氧氣的體積分數等于

（2）（數據記錄）

經測定 V1=210mL；V2 數據如下：

實驗次序	1	2	3	4	5
B 中剩余水體積/mL	100	52	49	51	48

（數據處理）已知，在如表數據中，第 1 組數據偏差較大，存在明顯誤差，在數據處理時應刪去。小組同學所帶氣體中氧氣的體積分數為_____%（保留小數點后一位有效數字）

（3）（實驗反思）

①家用制氧機制氧氣的過程發生的變化屬于_____（填“物理變化”或“化學變化”）。

②用高錳酸鉀制取氧氣的化學方程式_____，由于制取成本較高，不適合大量生產，一般用于實驗室制取。

③導致第 1 組數據產生較大誤差的可能原因是_____。

Answer 1

【答案】燃燒更旺只能說明收集氣體中氧氣的濃度大于空氣，無法證明是純凈氧氣 裝置的氣密性 打開止水夾b ABD 76.2 物理變化 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ 白磷的量不足

【解析】

[實驗反思]木炭在集氣瓶中燃燒得更旺只能說明集氣瓶中氧氣的含量高于空氣中氧氣的含量，不能說明集氣瓶中氧氣含量為100%；

實驗 II：①加入藥品，將裝置連接固定前，要先檢查裝置的氣密性；

⑤待白磷熄滅并冷卻到室溫，打開止水夾b ，B 中水倒吸進入到A 中；

（1）下列有關這個實驗的說法中，正確的是（ ）

A、步驟③中，仰視量筒讀數偏小，會使測得的 V1 數值偏低，故正確；B、步驟④中，白磷燃燒時，要保持關閉止水夾 a 和 b，故正確；C、步驟⑤中，未冷卻至室溫會使測得的小組同學所帶氣體中氧氣的含量偏低，故錯誤；D、根據數據可得：氧氣的體積分數= 100%，故正確；

[數據處理] 根據題意，由于第1組數據偏差較大，存在明顯誤差，故在數據處理時已刪去；為了進一步縮小誤差，可求出另外4次的平均值作為最終結果，則所帶氣體中氧氣的體積為210mL-（52mL+49mL+51mL+48mL）÷4=160mL，故氧氣的體積分數= 100%=76.2；

（3）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加熱高錳酸鉀生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，反應的化學方程式為：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；

③根據題意可知，B中剩余的水越多，說明消耗的氧氣越少，壓強變化小，倒吸的水也就少，所以第1組數據較大，說明氧氣沒有被消耗完，最可能的情況就是白磷量不足，不足以消耗所有的氧氣。