Question

某校初三研究性學習小組為探究空氣中氧氣的體積分數，設計了如下圖所示的裝置，其中A是帶刻度的容積為700mL的圓筒狀玻璃反應器． B是敞口玻璃瓶．C是連通A，B的橡皮管．D是密封蓋 （其他輔助裝置略）．
他們的操作過程如下：
惰性電熱板
a．檢查裝置的氣密性；
b．在B中加入水，并調整B的高度，使A中的液面至刻度500mL處；
c．將一定量的白磷平鋪在惰性電熱板上，蓋緊密封蓋D；
d．通電加熱白磷．待充分反應后，調整B的高度使容器A、B中的液面保持水平，記錄A中氣體體積為420mL （注：A容器內固態物質所占的體積忽略不計）．
（1）當操作d結束時，裝置A中液面的刻度約為420mL．本次實驗測得氧氣在空氣中的體積分數為______；請你說出產生誤差的一個原因______．
（2）測定空氣中氧氣的體積分數時，通常選用紅磷或者白磷，而不用木炭．請你說說不用木炭的理由______．
（3）該小組中有同學提出：如果用木炭代替白磷也能測定空氣中氧氣的體積分數，只要將水換成一種溶液，則該溶液是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據紅磷消耗的氧氣的體積計算氧氣在空氣中的體積分數，氧氣少于空氣體積的20%的原因可以從裝置漏氣，紅磷量少，裝置未冷卻到室溫方面考慮；
（2）根據木炭燃燒生成物的狀態分析；
（3）根據二氧化碳能與堿溶液反應的性質解答．
解答：解：（1）本次實驗測得氧氣在空氣中的體積分數為×100%=16%＜20%，產生誤差的原因可能是：裝置漏氣，白磷太少；未冷卻到室溫就讀數等．
（2）測定空氣中氧氣的體積分數時，通常選用紅磷或者白磷，而不用木炭．原因是木炭燃燒生成二氧化碳氣體，不能保證被水完全吸收，會達不到實驗目的．
（3）二氧化碳能與堿溶液反應，即堿溶液能吸收大量的二氧化碳，故可選用氫氧化鈉等堿溶液來代替水．
故答案為：（1）16%；   白磷太少；未冷卻到室溫就讀數等
（2）木炭燃燒生成二氧化碳氣體，不能保證被水完全吸收
（3）氫氧化鈉溶液或者其他堿溶液
點評：此題在用紅磷和集氣瓶測定氧氣在空氣中體積分數的實驗的基礎上做了改進，但反應原理是相同的，同學們可參照原來的實驗進行解答此題．