Question

某校化學研究性學習小組在學習了“空氣中氧氣含量測定”的基礎上，改進了教材中的實驗，設計出了如圖所示的實驗裝置．實驗步驟如下：
①如圖所示，連接儀器，檢查裝置的氣密性．發現裝置的氣密性良好．
②在集氣瓶里裝進適量a 體積的水，燃燒匙里放一塊白磷（其著火點是40℃），并在酒精燈上把玻璃棒下端加熱，按圖示裝置把集氣瓶中的空氣密封起來，把長導管的另一端放入盛有足量水的燒杯中．（注：集氣瓶內的長導管已伸到了瓶底）
③用力把預先加熱過的玻璃棒按下與白磷接觸，觀察到白磷立即著火燃燒，產生大量白煙，同時放出大量的熱．（注：白磷與紅磷燃燒的產物相同）
④待白磷燃燒熄滅后，稍加振蕩，白煙消失．
⑤待集氣瓶完全冷卻至室溫，量出集氣瓶中水的體積是b，整個集氣瓶的體積是c．
⑥根據a、b、c三個數據，計算出空氣中氧氣的體積分數．
根據以上信息，回答下列問題．
（1）在白磷開始燃燒到最后熄滅的過程中，集氣瓶內水面的變化情況是______．
（2）若實驗非常成功，請寫出a、b、c三個數據應滿足的一個等式關系式：______．
（3）組內成員小葛為了證明實驗完成后的集氣瓶內是否還有氧氣剩余，他沒有利用其它的儀器和藥品，仍是利用了上述實驗涉及的儀器和藥品，設計了一個實驗，最后得出了瓶內一定沒有氧氣剩余的結論．你知道他是如何實驗的嗎？寫出簡要的實驗步驟和實驗現象．

實驗步驟	實驗現象

（4）組內成員小張對“實驗前集氣瓶里要裝進適量a 體積的水”非常不理解．咨詢了組長小明之后，他終于明白“a 體積的水”的作用，其一是為了加快⑤步驟中集氣瓶的冷卻速度；其二則主要是______．
（5）組內成員小杭性格好動，無意間他發現向⑤步驟集氣瓶內的水中滴加幾滴紫色石蕊試液，水會變紅．這一現象使組內成員積極地展開了討論，成員小葛是由于二氧化碳溶于水，使溶液顯酸性而導致的，但小明馬上作出反對，原因是空氣中二氧化碳的含量極少，而實驗過程中又沒有產生二氧化碳，短時間內不可能會使溶液顯酸性．你認為誰的觀點正確？______．若你認為小明的觀點正確，那么請你對“變紅”現象提出大膽地猜想：______．（若你認為小葛的觀點正確，此空不填）
（6）在上述實驗中，下列操作的實施和實驗現象的出現，會導致實驗最后產生的實際值大于理論值的是______
A．裝置氣密性不好             B．實驗前集氣瓶里沒有裝a 體積的水
C．集氣瓶沒有冷卻到室溫       D．用紅磷代替白磷（紅磷的著火點在240℃左右）

Answer 1

【答案】分析：根據白磷燃燒時瓶內氣體體積的變化情況進行解釋：白磷燃燒時會放出大量的熱，集氣瓶內空氣受熱體積膨脹，氣壓增大，使集氣瓶內的水沿玻璃管流入燒杯內；燃燒停止后，溫度下降，瓶內氣壓減小，燒杯中的水就會沿著玻璃管再流入集氣瓶內；根據空氣中氧氣的含量與白磷燃燒只消耗氧氣的性質進行分析；圍繞“白磷燃燒時集氣瓶內壓力增大過度，會使集氣瓶中氣體受熱膨脹而逸出”這一因素進行分析；根據集氣瓶內氣壓的變化情況進行判斷．
解答：（1）白磷燃燒時會放出大量的熱，集氣瓶內空氣受熱體積膨脹，氣壓增大，使集氣瓶內的水沿玻璃管流入燒杯內；燃燒停止后，溫度下降，瓶內氣壓減小，燒杯中的水就會沿著玻璃管再流入集氣瓶內；故答案為：先下降后上升  
（2）若實驗非常成功，請寫出a、b、c三個數據應滿足的一個等式關系式是：或×100%=20%（或21%）或5b-c=4a；故答案為是：或×100%=20%（或21%）或5b-c=4a  
（3）將實驗完后燃燒匙內的固體放到酒精燈的火焰上，產生大量的白煙，說明實驗后白磷過量，證明了實驗完成后的集氣瓶內氧氣沒有剩余；故答案為：

實驗步驟：將實驗完后燃燒匙內的固體放到酒精燈的火焰上

實驗現象：產生大量的白煙，說明實驗后白磷過量．

（4）其一是為了加快⑤步驟中集氣瓶的冷卻速度；其二則主要是：形成液封，防止實驗過程中集氣瓶內的氣體從長導管中向外逸散而影響實驗結果；故答案為：形成液封，防止實驗過程中集氣瓶內的氣體從長導管中向外逸散而影響實驗結果[只寫“防止實驗結果不準確”不對]
（5）我認為小明的觀點正確，因為白煙（五氧化二磷固體）溶于水中形成了酸性物質，因此紫色石蕊試液變紅，故答案為：小明   白煙（五氧化二磷固體）溶于水中形成了酸性物質 
（6）導致實驗最后產生的實際值大于理論值的是：實驗前集氣瓶里沒有裝a體積的水；AC都偏小；故答案為：B
點評：本考點是測定氧氣在空氣中的體積分數，屬于實驗方法和過程的探究．空氣中氧氣含量的測定也是中考考查的一個熱點，重點考查實驗過程中看到的現象以及導致實驗結果偏大或偏小的原因．這類探究實驗中要注意以下幾點：①裝置的嚴密性②所用藥品的量③生成物的狀態④讀數時要冷卻到原溫度等．要具體問題具體分析，根據設計的步驟中不同的現象去思考，從而得出正確的結論．本考點經常出現在選擇題、填空題和實驗題中．