化学兴趣小组同学对测定空气中氧气体积分数的实验进行了如下研究:
(实验设计)小组同学共同设计了如图 1 所示的装置,在该实验中燃烧匙内的物质应具备的条件是: ①只与空气中的氧气发生反应,不与其他成分反应;② _____ 。按图 1 所示的装置进行实验后,发现进入集气瓶中水大于集气瓶内空气体积的 ,你认为导致这一结果的原因可能是 _____ (答一条即可)。
(实验拓展)小组同学又设计了如图 2 所示的装置,主要操作是:在实际容积为 150mL 的集气瓶里,先装进 50mL 的水,实验时在粗铜丝末端的燃烧匙中放足量白磷,按图 2 连好仪器,点燃酒精灯加热铜丝一端,一段时间后,白磷燃烧。白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中,瓶内水面的变化 _____ (填字母)。
A 上升 B 下降 C 先下降后上升 D 先上升后下降
若实验非常成功,最终集气瓶中水的体积约为 _____ mL 。集气瓶里预先装进的 50mL 水,在实验过程中起到哪些作用? _____ (填序号)。
A 加快装置冷却 B 液封导气管末端以防气体逸出
C 吸收五氧化二磷
(反思评价)
小组中小林同学提出,用木炭代替红磷也能测定空气中氧气的体积分数,你认为小林的方案是否可行并说明理由 _____ 。
生成物是固体 可燃物燃烧过程中止水夹夹得不紧,导致部分气体膨胀逸出(合理即可) C 70 ABC 不可行,木炭燃烧生成气体,使得集气瓶内压强变化不明显,影响实验结果
【详解】
实验设计:在该实验中燃烧匙内的物质应具备的条件是: ①只与空气中的氧气发生反应,不与其他成分反应;②生成物是固体;进入集气瓶中水大于集气瓶内空气体积的 ,导致这一结果的原因可能是燃烧匙伸入集气瓶时太慢,导致瓶内部分气体膨胀逸出,或止水夹没有夹紧,导致瓶内部分气体膨胀逸出等,故填:生成物是固体;可燃物燃烧过程中止水夹夹得不紧,导致部分气体膨胀逸出(合理即可);
实验拓展:白磷燃烧放热,气体膨胀,压强增大,液面下降,完全反应后氧气消耗,温度降低,压强减小,液面上升,因此白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中,瓶内水面先下降后上升;若实验非常成功,最终集气瓶中水的体积约为: 50mL+ ( 150mL ﹣ 50mL ) × = 70mL ;集气瓶里预先装进的 50mL 水,在实验过程中,水的作用有:能够加快装置冷却、液封导气管末端以防气体逸出、吸收五氧化二磷 ,故填: C ; 70 ; ABC ;
反思评价:
小林的方案不可行,理由:木炭燃烧生成气体,使得集气瓶内压强变化不明显,进入集气瓶的水体积偏小,影响实验结果,故填:不可行,木炭燃烧生成气体,使得集气瓶内压强变化不明显,影响实验结果。
用排水法收集气体 | 在两个集气瓶中装满水,用玻璃片盖住瓶口,倒放入水中。将塑料管小心插入集气瓶内,吹气 | 集气瓶中的水逐渐排出,收集满呼出的气体 | 呼出的气体几乎没有溶于水 |
在水中收集满气体后,用玻璃片盖住瓶口,从水中取出正放于桌面上 | 气体无色 | 无色的气体,密度比空气的大 | |
探究呼出气体的性质 | 向一个盛空气的集气瓶和一个盛呼出气体的集气瓶中,各滴入几滴澄清的石灰水,振荡 | 盛空气的集气瓶内澄清石灰水没有变浑浊;盛呼出气体的集气瓶内澄清的石灰水变浑浊 | 呼出的气体中二氧化碳的含量>空气中二氧化碳的含量 |
将燃着的木条分别插入另一个盛有呼出气体的集气瓶中和盛有空气的集气瓶中 | 盛有空气的集气瓶中的木条继续燃烧,无明显变化;盛呼出气体的集气瓶中燃着的木条逐渐熄灭 | 呼出的气体中氧气的含量<空气中氧气的含量 | |
取一块干燥的玻璃片,对着呼气,并与放在空气中的另一块玻璃片进行比较 | 对着呼气的玻璃片上有一层水雾;放在空气中的玻璃片无明显变化 | 呼出的气体中水蒸气的含量>空气中水蒸气的含量 |
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