Question

某化學(xué)興趣小組的同學(xué)按照課本上的實(shí)驗(yàn)裝置做“測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)”實(shí)驗(yàn)（如圖1所示），但測出的氧氣的體積分?jǐn)?shù)明顯小于

1

5

．請你參與探究：
【提出問題】造成誤差的原因是什么？如何改進(jìn)課本上的實(shí)驗(yàn)裝置？
【查閱資料】紅磷、白磷的一些性質(zhì)如下表：

	顏色、狀態(tài)	熔點(diǎn)/℃	著火點(diǎn)/℃	密度/（g/cm3）
紅磷	暗紅色固體	590	240	2.34
白磷	白色或黃色固體	44.1	40	1.82

（著火點(diǎn)也叫燃點(diǎn)，是可燃物燃燒需要的最低溫度．）
【猜想與假設(shè)】 甲同學(xué)：可能是導(dǎo)管內(nèi)原來含有空氣，后來留有吸入的水，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性．
乙同學(xué)：可能是瓶內(nèi)殘留氣體中還有氧氣．
你還能作出的猜想是：

 

．
【交流與討論】
（1）丙同學(xué)認(rèn)為用木炭代替紅磷，就可以消除誤差，大家認(rèn)為他的猜想不合理，理由是

 

．
（2）他們對課本上的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了如圖2所示的改進(jìn)，為了確保實(shí)驗(yàn)的成功，在裝藥品之前應(yīng)該

 

．
①該實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是

 

．
②甲同學(xué)提出應(yīng)把紅磷換為白磷，理由是

 

．
③通過粗銅絲來點(diǎn)燃玻璃管內(nèi)的白磷，這利用了金屬銅的

 

性．與課本上的實(shí)驗(yàn)裝置相比較，該裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：測定空氣里氧氣含量的探究,氧氣的化學(xué)性質(zhì),金屬的物理性質(zhì)及用途

專題：科學(xué)探究

分析：【猜想與假設(shè)】從測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)原理去分析解答；
【交流與討論】（1）從實(shí)驗(yàn)所燃燒的物質(zhì)必須具備的條件去分析解答；
（2）從做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)去分析解答；
①從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象去分析解答；
②從資料中提供的與題目有關(guān)的信息，對比兩種物質(zhì)的特點(diǎn)去分析解答；
③通過對比實(shí)驗(yàn)裝置找出各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)去分析解答．

解答：解：【猜想與假設(shè)】實(shí)驗(yàn)原理：利用紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使左邊集氣瓶內(nèi)氣體體積變小，壓強(qiáng)變小，從而在外部大氣壓的作用下使燒杯內(nèi)的水進(jìn)入集氣瓶，通過測量進(jìn)入集氣瓶中水的量來確定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)．①如果所用紅磷的量不足，造成瓶內(nèi)空氣中的氧氣沒有完全被消耗，瓶內(nèi)殘留氣體中還有氧氣，所以會使所測得的氧氣的體積分?jǐn)?shù)偏小；
②如果裝置的氣密性不好，外界氣體會進(jìn)入集氣瓶中，形成不了壓強(qiáng)差，外面的水進(jìn)入集氣瓶內(nèi)體積變小，造成所測得的氧氣的體積分?jǐn)?shù)偏��；
③由于導(dǎo)管內(nèi)原來含有空氣，紅磷燃燒完，打開止水夾后，應(yīng)該是進(jìn)入的都是水，但是由于導(dǎo)管內(nèi)本身有氣體，所以該部分氣體的進(jìn)入減少了液體的進(jìn)入的量，我們對結(jié)果的推出是從液體的體積得出的造成瓶內(nèi)空氣中的氧氣沒有完全被消耗，所以會使所測得的氧氣的體積分?jǐn)?shù)偏�。挥缮厦娴姆治霾浑y看出：測出的氧氣的體積分?jǐn)?shù)明顯小于

1

5

的原因也就是上面的三條：①所用紅磷的量不足；②裝置的氣密性不好；③可能是導(dǎo)管內(nèi)原來含有空氣，后來留有吸入的水，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性．由于題目中甲乙兩同學(xué)已經(jīng)猜出了其中的兩個(gè)，剩下的猜想就是：裝置的氣密性不好；故答案為：裝置的氣密性不好；
【交流與討論】
（1）如果用木炭代替紅磷，木炭和空氣中的氧氣反應(yīng)生成的是二氧化碳，由于二氧化碳是氣體，這樣在集氣瓶內(nèi)的氣體的體積就不會減小，外面燒杯內(nèi)的水就不會被壓入集氣瓶內(nèi)，會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗；故答案為：木炭燃燒生成的二氧化碳是氣體；
（2）由上面【猜想與假設(shè)】中的分析不難看出，要想實(shí)驗(yàn)成功首先要保證整個(gè)裝置的氣密性要良好；故答案為：檢查裝置的氣密性；
①加熱銅絲點(diǎn)燃白磷，白磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使左邊玻璃管內(nèi)氣體體積變小，壓強(qiáng)變小，從而在外部大氣壓的作用下右邊玻璃管內(nèi)的水順著導(dǎo)管進(jìn)入左側(cè)玻璃管，從而使左側(cè)玻璃管內(nèi)液面上升，由于氧氣的體積大約占空氣體積的

1

5

，由圖中左側(cè)玻璃管內(nèi)密封的體積的刻度可以看出，液面會上升到1刻度處；故答案為：左側(cè)玻璃管內(nèi)液面上升，且上升到1刻度處；
②由【查閱資料】中可知白磷的著火點(diǎn)為40℃，而紅磷的著火點(diǎn)為240℃，通過銅絲傳熱達(dá)到白磷的著火點(diǎn)要比紅磷容易的多，更容易被點(diǎn)燃．故答案為：白磷的著火點(diǎn)比紅磷低，容易被點(diǎn)燃；
③通過粗銅絲來點(diǎn)燃玻璃管內(nèi)的白磷，火焰沒有接觸到白磷，而白磷能夠燃燒說明白磷的溫度升高，達(dá)到的白磷的著火點(diǎn)，而酒精燈與白磷相連的是銅絲，說明銅絲具有導(dǎo)熱性；如果使用課本上的裝置，需要在集氣瓶外點(diǎn)燃紅磷，當(dāng)燃燒著的紅磷向集氣瓶里放的時(shí)候，會讓集氣瓶內(nèi)的空氣因受熱跑到瓶外，增大了實(shí)驗(yàn)的誤差，而改進(jìn)后的裝置則有效的避免了這種現(xiàn)象；故答案為：實(shí)驗(yàn)過程裝置密閉，實(shí)驗(yàn)誤差小．

點(diǎn)評：有關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)的問題，在思考時(shí)要注意到裝置改進(jìn)后的差異，所有的分析也要緊結(jié)合該改進(jìn)點(diǎn)來．