Question

【題目】某化學興趣小組的同學按照課本上的實驗裝置做“測定空氣中氧氣的體積分數(shù)”實驗（如圖1所示），但測出的氧氣的體積分數(shù)明顯小于 ．請你參與探究：

【提出問題】造成誤差的原因是什么？如何改進課本上的實驗裝置？
【查閱資料】紅磷、白磷的一些性質(zhì)如下表：

	顏色、狀態(tài)	熔點/℃	著火點/℃	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

（著火點也叫燃點，是可燃物燃燒需要的最低溫度．）
（1）【猜想與假設】甲同學：可能是導管內(nèi)原來含有空氣，后來留有吸入的水，影響實驗的準確性．
乙同學：可能是瓶內(nèi)殘留氣體中還有氧氣．
你還能作出的猜想是： ．
（2）【交流與討論】
1）丙同學認為用木炭代替紅磷，就可以消除誤差，大家認為他的猜想不合理，理由是 ．
2）他們對課本上的實驗裝置進行了如圖2所示的改進，為了確保實驗的成功，在裝藥品之前應該 ．

①該實驗的現(xiàn)象是 ．
②甲同學提出應把紅磷換為白磷，理由是 ．
③通過粗銅絲來點燃玻璃管內(nèi)的白磷，這利用了金屬銅的性．與課本上的實驗裝置相比較，該裝置的一個優(yōu)點是 ．

Answer 1

【答案】
（1）裝置氣密性不好
（2）木炭燃燒生成的二氧化碳是氣體,檢查裝置的氣密性,左側玻璃管內(nèi)液面上升,且上升到1刻度處,白磷的著火點比紅磷低,容易被點燃,導熱,實驗過程裝置密閉,誤差小
【解析】解：【猜想與假設】實驗原理：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，壓強變小，從而在外部大氣壓的作用下使燒杯內(nèi)的水進入集氣瓶，通過測量進入集氣瓶中水的量來確定空氣中氧氣的體積分數(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數(shù)偏��；②如果裝置的氣密性不好，外界氣體會進入集氣瓶中，形成不了壓強差，外面的水進入集氣瓶內(nèi)體積變小，造成所測得的氧氣的體積分數(shù)偏��；③由于導管內(nèi)原來含有空氣，紅磷燃燒完，打開止水夾后，應該是進入的都是水，但是由于導管內(nèi)本身有氣體，所以該部分氣體的進入減少了液體的進入的量，我們對結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數(shù)偏��；由上面的分析不難看出：測出的氧氣的體積分數(shù)明顯小于 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可能是導管內(nèi)原來含有空氣，后來留有吸入的水，影響實驗的準確性．由于題目中甲乙兩同學已經(jīng)猜出了其中的兩個，剩下的猜想就是：裝置的氣密性不好；所以答案是：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)，會導致實驗失��；所以答案是：木炭燃燒生成的二氧化碳是氣體；（2）由上面【猜想與假設】中的分析不難看出，要想實驗成功首先要保證整個裝置的氣密性要良好；所以答案是：檢查裝置的氣密性；

①加熱銅絲點燃白磷，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)的水順著導管進入左側玻璃管，從而使左側玻璃管內(nèi)液面上升，由于氧氣的體積大約占空氣體積的 ，由圖中左側玻璃管內(nèi)密封的體積的刻度可以看出，液面會上升到1刻度處；所以答案是：左側玻璃管內(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為40℃，而紅磷的著火點為240℃，通過銅絲傳熱達到白磷的著火點要比紅磷容易的多，更容易被點燃．所以答案是：白磷的著火點比紅磷低，容易被點燃；③通過粗銅絲來點燃玻璃管內(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，達到的白磷的著火點，而酒精燈與白磷相連的是銅絲，說明銅絲具有導熱性；如果使用課本上的裝置，需要在集氣瓶外點燃紅磷，當燃燒著的紅磷向集氣瓶里放的時候，會讓集氣瓶內(nèi)的空氣因受熱跑到瓶外，增大了實驗的誤差，而改進后的裝置則有效的避免了這種現(xiàn)象；所以答案是：實驗過程裝置密閉，實驗誤差�。�

【考點精析】解答此題的關鍵在于理解氧氣的化學性質(zhì)的相關知識，掌握氧氣的化學性質(zhì)：特有的性質(zhì)：支持燃燒，供給呼吸，以及對金屬的物理性質(zhì)及用途的理解，了解金屬的物理性質(zhì)： （1）常溫下一般為固態(tài)（汞為液態(tài)），有金屬光澤．（2）大多數(shù)呈銀白色（銅為紫紅色，金為黃色）（3）有良好的導熱性、導電性、延展性．