Question

3．某同學(xué)發(fā)現(xiàn)：收集的氧氣占集氣瓶容積的60%（空氣占40%）就能使帶火星的木條復(fù)燃，那么能使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣含量的最低值是多少呢？小亮同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究：
第一組實(shí)驗(yàn)：取5只集氣瓶，編號為①、②、③、④、⑤，分別裝入其總?cè)莘e10%、20%、30%、40%、50%的水．用排水法收集氧氣，恰好把5只集氣瓶中的水排去．將帶火星的木條依次插入①～⑤號瓶中，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．小亮在前一組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上又做了第二組和第三組實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行了記錄．

	第一組					第二組					第三組
集氣瓶編號	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的O2占容積的體積分?jǐn)?shù)（%）	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
帶火星木條的狀況	微亮	亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮

請回答下列問題：
（1）用帶火星的木條驗(yàn)滿氧氣的方法是否可靠：否．（填“是”或“否”）．
（2）集氣瓶中氧氣分?jǐn)?shù)約為49%（計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）．可使帶火星的木條復(fù)燃．
（3）用帶火星的木條直接檢驗(yàn)雙氧水受熱分解產(chǎn)生的氧氣時(shí)，往往難以復(fù)燃，這是因?yàn)樵诩訜嵘�成氧氣的同時(shí)產(chǎn)生大量水蒸汽所致，此時(shí)混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖1所示．若只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，應(yīng)將加熱雙氧水的最高溫度控制在大約87℃．

某同學(xué)改用如圖2裝置后能使帶火星的木條復(fù)燃其原因是U型管冷凝了水蒸氣，提高了氧氣的純度．此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（4）采取“半值法”探究能減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)．
例如：第一組實(shí)驗(yàn)若按③、④的編號順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在30%～40%之間，從而省去編號①、②、⑤的實(shí)驗(yàn)．同理，第二組實(shí)驗(yàn)可以省去的實(shí)驗(yàn)編號為①④⑤．

Answer 1

分析 本題通過實(shí)驗(yàn)探究了能使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣含量的最低值問題，針對此問題，設(shè)計(jì)了幾組氧氣含量不同的對照實(shí)驗(yàn)．
（1）通過實(shí)驗(yàn)可以看出，不是純凈的氧氣，帶火星的木條也可以復(fù)燃；
（2）分析表格可發(fā)現(xiàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時(shí)木條就可復(fù)燃，根據(jù)空氣中原有的氧氣和收集到的氧氣，就可算出氧氣的分?jǐn)?shù)；
（3）根據(jù)上題數(shù)據(jù)，結(jié)合坐標(biāo)圖，就可以查知溫度的大約值，U形管中的冰水混合物具有冷凝作用；
（4）“半值法”的應(yīng)用可以減少實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，節(jié)約時(shí)間，確定時(shí)采用的一般是中間值．

解答 解：（1）通過實(shí)驗(yàn)可以看出，氧氣含量達(dá)到35%帶火星的木條就可以復(fù)燃，所以用帶火星的木條驗(yàn)滿氧氣的方法不可靠，所以本題答案為：否，
（2）觀察實(shí)驗(yàn)記錄，收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%，帶火星的木條復(fù)燃，此時(shí)空氣還占65%，所以空氣中有氧氣的量為：65%×21%≈14%，所以此時(shí)瓶內(nèi)共有氧氣的分?jǐn)?shù)為：14%+35%=49%，所以本題答案為：49；
（3）只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，則氧氣的含量需要在48%～49%，分析坐標(biāo)，可知道溫度大約在87°左右；水蒸氣含量多，則氧氣的含量就少，U形管內(nèi)放入冰水混合物，起到使水蒸氣冷凝的作用，所以本題答案為：87，U型管冷凝了水蒸氣，提高了氧氣的純度，2H₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（4）采取“半值法”探究能減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，實(shí)際上就是通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，減少不必要的實(shí)驗(yàn)，第二組實(shí)驗(yàn)若按②、③的編號順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在33%～35%之間，從而省去編號①、④、⑤的實(shí)驗(yàn)，所以本題答案為：①④⑤．

點(diǎn)評 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要明確實(shí)驗(yàn)的目的，要注意控制一些變量，本題還采用了“半值法”，從而可減少實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，減少實(shí)驗(yàn)的過程．