Question

【題目】小明在學(xué)習(xí)了空氣一課后，對(duì)空氣的組成測(cè)定實(shí)驗(yàn)很感興趣，于是進(jìn)行了以下一系列實(shí)驗(yàn)探究。

【實(shí)驗(yàn)復(fù)演】為測(cè)定空氣的組成，小明選用紅磷，按下圖甲所示的裝置，按課本上的實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后打開(kāi)止水夾，他觀察到______________________________________，從而證實(shí)了空氣是一種混合物。在此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的文字表達(dá)式為：_______________________________。

【實(shí)驗(yàn)分析】然而，小明的實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)了誤差，仔細(xì)分析原因后發(fā)現(xiàn)，此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要注意以下幾點(diǎn)：①實(shí)驗(yàn)前必須檢查裝置的氣密性；②紅磷必須足量；③點(diǎn)燃的紅磷必須迅速伸入集氣瓶；④______________________。之后，他又做了一次實(shí)驗(yàn)，可結(jié)果還是有誤差，他發(fā)現(xiàn)是實(shí)驗(yàn)裝置有問(wèn)題，于是對(duì)裝置進(jìn)行了改進(jìn)。

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】小明改用了下圖乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，步驟如下：

①連接裝置并檢查氣密性。

②在量筒內(nèi)加入100毫升的水。

③在廣口瓶中加入少量水，使瓶?jī)?nèi)空氣體積為250毫升。

④在燃燒匙內(nèi)放入足量的紅磷，塞緊瓶塞，關(guān)閉止水夾，接通電源使電烙鐵發(fā)熱，點(diǎn)燃紅磷后，斷開(kāi)電源。

⑤燃燒結(jié)束并充分冷卻后，打開(kāi)止水夾，待量筒內(nèi)水面不再下降時(shí)，記錄量筒內(nèi)水的體積為48毫升。

⑴ 與裝置甲相比，裝置乙可以減小實(shí)驗(yàn)誤差，其原因是：① ____________；② __________。

⑵ 根據(jù)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為______________。

【實(shí)驗(yàn)再思考】通過(guò)氧氣課題的學(xué)習(xí)，小明知道了硫粉在空氣中也能燃燒，消耗氧氣，因此用硫粉代替紅磷進(jìn)行了上述實(shí)驗(yàn)，但發(fā)現(xiàn)沒(méi)有倒吸現(xiàn)象，原因是_________________________________。結(jié)合鐵絲的燃燒，小明又迅速否認(rèn)了用鐵絲代替紅磷的念頭，因?yàn)?/span>___________________________。所以，在選擇此實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物時(shí)，需要考慮全面。

【實(shí)驗(yàn)延伸】通過(guò)硫粉與鐵絲在空氣及氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)，得出了“反應(yīng)能否發(fā)生以及反應(yīng)的劇烈程度與反應(yīng)物的濃度有關(guān)”的結(jié)論。

如右圖所示是鐵絲在氧氣中燃燒的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，用適量雙氧水和二氧化錳代替原實(shí)驗(yàn)中集氣瓶里的水。

①實(shí)驗(yàn)中可觀察到非常明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，其中能說(shuō)明鐵絲燃燒是化學(xué)變化的現(xiàn)象 是__________，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的文字表達(dá)式：____________。

②用雙氧水和二氧化錳代替原集氣瓶里的水，其優(yōu)點(diǎn)有：i．實(shí)驗(yàn)更簡(jiǎn)便；ii．_______________。

Answer 1

【答案】 燒杯中的水進(jìn)入集氣瓶，但未全部充滿集氣瓶 磷+氧氣五氧化二磷 必須待紅磷熄滅并冷卻后才能打開(kāi)止水 避免了點(diǎn)燃的紅磷伸入集氣瓶時(shí)空氣受熱逸出 避免了殘留在導(dǎo)管中的水引起的實(shí)驗(yàn)誤差 20.8% 硫燃燒雖然消耗了氧氣但生成了二氧化硫氣體，集氣瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)幾乎不變 鐵絲在空氣中不能燃燒，無(wú)法消耗氧氣 生成黑色固體 鐵+氧氣四氧化三鐵 使鐵絲能夠持續(xù)燃燒

【解析】【實(shí)驗(yàn)復(fù)演】紅磷燃燒耗盡了集氣瓶中的氧氣，冷卻至室溫后，裝置內(nèi)的壓強(qiáng)小于外界大氣壓，打開(kāi)止水夾后觀察到燒杯中的水會(huì)進(jìn)入集氣瓶中，約占集氣瓶水面以上空氣體積的五分之一；磷與氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷，該反應(yīng)的文字表達(dá)式：磷+氧氣五氧化二磷；【實(shí)驗(yàn)分析】實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)注意的問(wèn)題有：裝置氣密性要好；紅磷要足量；要冷卻到室溫再打開(kāi)彈簧夾等；故④是：必須待紅磷熄滅并冷卻后才能打開(kāi)止水；【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】(1) 與裝置甲相比，裝置乙中使用電烙鐵可以減小實(shí)驗(yàn)誤差，其原因是：改進(jìn)后的裝置無(wú)需打開(kāi)瓶塞點(diǎn)燃紅磷，避免瓶?jī)?nèi)空氣外逸而而造成實(shí)驗(yàn)誤差、避免了殘留在導(dǎo)管中的水引起的實(shí)驗(yàn)誤差；(2) 根據(jù)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)==20.8%； 【實(shí)驗(yàn)再思考】硫燃燒雖然消耗了氧氣但生成了二氧化硫氣體，集氣瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)幾乎不變；鐵絲在空氣中不能燃燒，無(wú)法消耗氧氣；【實(shí)驗(yàn)延伸】①化學(xué)反應(yīng)的特征是有新物質(zhì)生成，能說(shuō)明鐵絲燃燒是化學(xué)變化的現(xiàn)象是生成黑色固體；該反應(yīng)的文字表達(dá)式：鐵+氧氣四氧化三鐵；②雙氧水和二氧化錳會(huì)產(chǎn)生氧氣。