【例题3】
【题干】某同学用如图所示装置测定空气中氧气的体积分数,实验后发现所测定氧气的体积分数大于1/5.下列是某同学对此实验误差的一些想法,你认为合理的是( )
A.装置气密性不好 B.实验中红磷过量
C.反应后未能完全冷却至室温就打开止水夹
D.将红磷点燃伸入集气瓶时速度较慢,瓶内气体受热膨胀逸出
【答案】D
【解析】A、装置气密性不好,冷却后外界空气会进来补充,导致进去集气瓶内水小于1/5.故A不符合题意; B、实验中红磷过量,能够将瓶中氧气完全消耗掉,不会使测定氧气的体积分数大于 1/5.故B不符合题意;
C、反应后未能完全冷却至室温就打开止水夹,会使测定氧气的体积分数小于1/5 .故C不符合题意;
D、将红磷点燃伸入集气瓶时速度较慢,瓶内气体受热膨胀逸出,会使测定氧气的体积分数大于1/5.故D符合题意. 故选D
【例题4】
【题干】为测定空气中氧气的含量,设计如下方案:
选用实际容积为40mL的试管作反应容器,将过量的白磷放入试管,用橡皮塞塞紧试管口,通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器组成如下图的实验装置。假设此实验正常进行,且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计,请回答下列问题:
(1)实验前,打开弹簧夹,将注射器的活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处,然后松手,若活塞仍能返回至20mL刻度处_______________________________________。
(2)若先夹紧弹簧夹,用酒精灯加热白磷,燃烧结束,等到试管冷却后再松开弹簧夹。可观察到的现象为________________________________________________________。
(3)若不使用弹簧夹,用酒精灯加热白磷,充分反应直至燃烧结束,试管冷却。可观察到的现象为____________________________________________________________。
(4)若进行该实验,实际可能遇到诸多问题而发生危险,造成实验失败。例如____________。
【答案】(1)装置的气密性好
(2)白磷燃烧,产生白烟,活塞前沿约在12mL的刻度线上
(3)白磷燃烧,产生白烟,活塞先向右移动,最终稳定在约8mL的刻度线上 (4)橡胶塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等
【解析】(1)打开弹簧夹,将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处,然后松开手,若活塞仍能返回至20mL刻度处,则说明整个装置都不漏气;
(2)若先夹紧弹簧夹,用酒精灯加热白磷,这时白磷燃烧消耗掉的只是试管内的氧气为40mL×1/5=8mL,所以活塞应停在20mL-8mL=12mL的刻度处;
(3)若不使用弹簧夹,用酒精灯加热白磷,白磷实际消耗掉的是试管40mL和注射器内20mL的氧气为(40mL+20mL)×1/5=12mL,所以活塞应停在20mL-12mL=8mL的刻度处;
(4)因为白磷在密闭容器内燃烧产生热量使气体膨胀,可能会使橡胶塞弹出、试管爆裂、不使用弹簧夹可能会使注射器活塞弹出等,造成实验失败。
五、课堂运用 【基础】
1.氧气是我们身边常见的物质,下列叙述正确的是() A. 空气中含量最多的气体为氧气 B. 用带火星的木条可以检验氧气
C. 鱼、虾能在水中生存是由于氧气易溶于水 D. 氧气具有可燃性,能与许多物质发生氧化反应