Question

某校化學興趣小組的同學按照課本裝置（如圖1）做“測定空氣里氧氣的含量”實驗．他們將燃燒匙內的紅磷點燃后，立即伸入廣口瓶中并把塞子塞緊，待紅磷熄滅和冷卻后，打開彈簧夾，觀察集氣瓶中水面變化，發現氣體減少的體積小于1/5．這是什么原因呢？興趣小組的四位同學就該現象做了如下探究．請你參與他們的探究，并回答有關問題：
【提出問題】
造成這個結果的原因是什么？如何改進？
【猜想和假設】
排除了屬于偶然現象的原因之后，其中三位同學對原因做了如圖2的猜想：
對于這一現象的原因，你還能做出怎樣的猜想？請寫出你的一個合理猜想：______．
【分析與交流】
對小周的猜想，大家一致認為小周的猜想不合理，并認為這樣做的結果將使誤差更大，原因是：______．
【實驗與結論】
（1）小吳決定使用原裝置重做實驗，并在實驗前重新檢驗了裝置的氣密性．小吳檢驗氣密性的正確方法是：______．
（2）為了驗證小施的猜想，同學們將500mL的殘余氣體與足量灼熱的銅粉充分反應，結果發現銅粉增重0.028g．（為避免殘余氣體中CO₂及水蒸氣可能造成的干擾，在實驗前已將它們除去）
由上述實驗事實可知，殘余氣體中______氧氣（填“有”或“沒有”，如果選“沒有”，后一個空填“0”）；殘余氣體中氧氣的體積占______%（已知該條件下氧氣的密度為1.4g/L）．
【反思與評價】
針對課本實驗裝置和操作的不足，小沈同學經過認真思考，改進并設計了如圖3實驗裝置，與原來的裝置相比較，請你說出新裝置的兩個優點：（1）______；（2）______．

Answer 1

解：【猜想和假設】從導致該實驗值偏小的原因猜想，如：①可能是導管中的氣體進入了廣口瓶，而原來并沒有計算這部分氣體的體積；或②可能是紅磷的量不夠，導致氧氣沒有耗盡；或③可能是紅磷熄滅后還沒等冷卻到室溫，就打開了彈簧夾；或④可能是氧氣含量減少到一定程度的時候，紅磷就不再燃燒了，使氧氣沒有耗盡；（任寫一個即可）
【分析與交流】
小周猜想把紅磷換成酒精不合理，因為酒精中含有碳元素，在燃燒時生成二氧化碳的體積與消耗氧氣的體積一致，不會造成氣體總體積的減少，故小周的猜想不合理；
【實驗與結論】
（1）檢驗該裝置的氣密性的正確方法是：將裝置如原圖所示重新裝配，在燒杯中注入足量水，打開彈簧夾；用熱毛巾捂住廣口瓶，如果看到有氣泡冒出；（或加上：撤掉熱毛巾后，導管中將倒吸一段水柱）則裝置的氣密性良好；
（2）根據將500mL的殘余氣體與足量灼熱的銅粉充分反應，結果發現銅粉增重0.028g，可知銅粉增重的質量就是消耗氧氣的質量，即0.028g，所以殘余氣體中有氧氣，且其體積為：×1000ml=20ml，則殘余氣體中氧氣的體積分數為：×100%=4%；
【反思與評價】改進的實驗裝置，與原來的裝置相比較的優點有：
（1）裝置簡單、緊湊，操作方便，現象明顯；
（2）裝置中直接有刻度，方便直接讀取數據，利于數據比較；（凡是與體積相關的答法均屬此列）
（3）避免原裝置的導管中存在空氣，造成的體積誤差；
（4）讓磷的燃燒在密閉體系中進行，不污染大氣，綠色環保；
（5）避免燃著的紅磷在伸進廣口瓶的時候造成熱空氣的散逸，影響實驗的科學性；
（任寫一個即可）
故答案為：【猜想與假設】
①可能是導管中的氣體進入了廣口瓶，而原來并沒有計算這部分氣體的體積；
或②可能是紅磷的量不夠，導致氧氣沒有耗盡；
或③可能是紅磷熄滅后還沒等冷卻到室溫，就打開了彈簧夾；
或④可能是氧氣含量減少到一定程度的時候，紅磷就不再燃燒了，使氧氣沒有耗盡；
（任寫一個即可．）
【分析與交流】
酒精中含有碳元素，在燃燒時生成二氧化碳的體積與消耗氧氣的體積一致，不會造成氣體總體積的減少；
【實驗與結論】
（1）將裝置如原圖所示重新裝配，在燒杯中注入足量水，打開彈簧夾；用熱毛巾捂住廣口瓶，如果看到有氣泡冒出；（或加上：撤掉熱毛巾后，導管中將倒吸一段水柱）則裝置的氣密性良好；
（2）有；4；
【反思與評價】
（1）裝置簡單、緊湊，操作方便，現象明顯；
（2）裝置中直接有刻度，方便直接讀取數據，利于數據比較；（凡是與體積相關的答法均屬此列）
（3）避免原裝置的導管中存在空氣，造成的體積誤差；
（4）讓磷的燃燒在密閉體系中進行，不污染大氣，綠色環保；
（5）避免燃著的紅磷在伸進廣口瓶的時候造成熱空氣的散逸，影響實驗的科學性；
（任寫一個即可）
分析：【猜想和假設】
可以從導致該實驗值偏小的原因回答，例如：裝置漏氣或紅磷的量不足或裝置未冷卻至室溫就打開彈簧夾等；
【分析與交流】
從酒精燃燒的產物及測定氧氣的原理分析：不能產生新的氣體，而酒精中含有碳元素，在燃燒時會生成二氧化碳，會影響消耗氧氣體積的變化；
【實驗與結論】
（1）檢驗該裝置氣密性的方法：是將裝置如原圖所示重新裝配，在燒杯中注入足量水，打開彈簧夾；用熱毛巾捂住廣口瓶，如果看到有氣泡冒出；（或加上：撤掉熱毛巾后，導管中將倒吸一段水柱）則裝置的氣密性良好；
（2）根據銅粉增重的原因分析氧氣的存在，并計算其體積分數；
【反思與評價】
根據改進的實驗裝置，從裝置的特點、安全、環保等方面與原來的裝置相比較總結優點．
點評：本考點考查的是空氣中氧氣含量的探究實驗，是中考的主要考點之一．本題根據實驗操作圖，回憶實驗中現象，由實驗中的注意事項，對實驗結果進行評價，從而理解該實驗的探究目的．對實驗結果進行評價，是近幾年中考的重點之一，要好好把握．