Question

17．某化学兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行探究．
（1）如图1所示装置和药品进行实验，冷却至室温后打开止水夹，可观察到的现象是：水倒流入容器约容器容积的$\frac{1}{5}$．若观察到结果小于预期值，则可能是因为①④⑥（填序号）．
①红磷不足量   ②实验前集气瓶内未留少量水   ③点燃红磷后缓慢塞紧胶塞
④未冷却到室温打开止水夹   ⑤止水夹没夹紧   ⑥装置气密性不好
（2）小组内同学反思实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，要求反应物在空气中只能与氧气反应且生成物的状态应该为固态或液态．

（3）小组内同学还对该实验进行了如图2所示的改进．（已知试管容积为45mL）
请结合实验目的，在以下的操作中排出正确的实验操作顺序③①②④（填序号）．
①点燃酒精灯
②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹．
③将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按上图中所示的链接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管．
④读取注射器活塞的数据．
最终注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为1mL刻度处才停止．

Answer 1

分析 本题考查的内容有常规性的实验现象的描述，实验误差分析，在此基础上加大了深度，分析木炭能否代替红磷以及镁带代替红磷燃烧产生的截然相反地误差的原因，这要求学生要从瓶内压强的变化去分析．对于用注射器改进后的仪器其刻度更容易读取，计算部分要注意被反应消耗掉的是试管内的氧气，不包含注射器内的部分．

解答 解：（1）红磷燃烧产生大量白烟，同时释放出大量的热，燃烧消耗氧气，使装置内的气压变小，因此待装置冷却到室温打开止水夹，水倒流至瓶中约1/5 处；由分析可知，造成测得的氧气体积分数小于1/5结果的可能原因：红磷的量不足；装置漏气（如塞子未塞紧、燃烧匙与橡皮塞之间有缝隙等），使外界空气进入瓶内；未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内的水的体积减少等；实验前集气瓶内未留少量水可能会造成集气瓶炸裂；点燃红磷后缓慢塞紧胶塞；止水夹没夹紧可能造成气体外逸，造成测得的氧气体积分数大于1/5；
（2）用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择或生成物的选择上要考虑物质在空气中能否燃烧以及燃烧后生成物的状态等．所以加入的物质需要满足能够消耗了密闭容器内的氧气，而不产生新的气体等；
（3）根据操作及实验目的可以确定实验顺序为：③将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图2中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管；①点燃酒精灯；②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹；④读取注射器活塞的数据；对应用注射器进行的实验改进，相对先前的实验，数据更容易获取，因为注射器有精确的刻度．计算部分要注意反应消耗掉的是试管内的氧气，不包含注射器内的部分，所以消耗氧气是45的1/5，即9mL，所以注射器活塞应该向左滑动到“1”；
故答案为：
（1）水倒流入容器约容器容积的$\frac{1}{5}$；①④⑥；
（2）固态或液态；
（3）③①②④；1．

点评 注意尤其是注射器类似的本身内部有气体的可能的干扰就是要强调对题意的准确把握对实验的改进从不同行角度分析评价时，要从题目本身的而分析角度来进行，而不是先分析后解答具体的问题，即分析要有针对性．