Question

小明發(fā)現(xiàn)：收集的氧氣占集氣瓶容積的60%（空氣占40%）時(shí)，能使帶火星的木條復(fù)燃．那么，使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣的濃度最低值是多少呢？小明對此展開探究：
第一組實(shí)驗(yàn)：取5支集氣瓶，編號為①②③④⑤，分別裝入其總?cè)莘e10%.20% 30%，40%，50%的水．用排水法收集氧氣恰好把5只瓶子中的水排去，將帶火星的木條依次插入①～⑤號瓶中，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．
小明在前一組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上又做了第二組實(shí)驗(yàn)和第三組實(shí)驗(yàn)，三組實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)幾現(xiàn)象如下：

	第一組					第二組					第三組
集氣瓶號	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
帶火星的木條的狀況			微 亮	亮	復(fù) 燃	很 亮	很 亮	復(fù) 燃	復(fù) 燃	復(fù) 燃	很 亮

請根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答下列問題：
（1）寫出一個(gè)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的反應(yīng)方程式

2H₂O₂

MnO2  .

O₂↑+2H₂O

．
（2）使用帶火星的木條驗(yàn)滿氧氣是否可靠？

否

（填“是”或“否”）．
（3）集氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)=收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)+瓶中空氣占容積的體積分?jǐn)?shù)×

21

%．
（4）收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為

35

%時(shí)，可使帶火星的木條復(fù)燃，這時(shí)瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是

49

%．（結(jié)果保留整數(shù)）．
（5）用帶火星的木條直接檢驗(yàn)雙氧水收熱分解產(chǎn)生的氧氣時(shí)往往難以復(fù)燃，這是因?yàn)樵诩訜嵘�成氧氣的同時(shí)產(chǎn)生大量的水蒸氣所致，此時(shí)混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化曲線如圖所示．若只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，應(yīng)將架勢雙氧水的溫度控制在

82

℃
（6）采取半值法探究能減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)．例如：第一組實(shí)驗(yàn)若按③④的編號順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在30% 40%之間，從而省去編號為①③⑤的實(shí)驗(yàn)．同理第二組實(shí)驗(yàn)可以省去的實(shí)驗(yàn)編號為

①、④、⑤

．

Answer 1

分析：本題通過實(shí)驗(yàn)探究了能使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣含量的最低值問題，針對此問題，設(shè)計(jì)了幾組氧氣含量不同的對照實(shí)驗(yàn)．通過實(shí)驗(yàn)可以看出，不是純凈的氧氣，帶火星的木條也可以復(fù)燃；分析表格可發(fā)現(xiàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時(shí)木條就可復(fù)燃，根據(jù)空氣中原有的氧氣和收集到的氧氣，就可算出氧氣的分?jǐn)?shù)；“半值法”的應(yīng)用可以減少實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，節(jié)約時(shí)間，確定時(shí)采用的一般是中間值．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)室制取氧氣可用過氧化氫和二氧化錳混合制取，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂O₂

MnO2  .

O₂↑+2H₂O；
（2）通過實(shí)驗(yàn)可以看出，氧氣含量達(dá)到35%帶火星的木條就可以復(fù)燃，所以用帶火星的木條驗(yàn)滿氧氣的方法不可靠；
（3）集氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)=收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)+瓶中空氣占容積的體積分?jǐn)?shù)×空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，其中空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為21%；
（4）由圖中可知，當(dāng)氧氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到35%時(shí)，帶火星的木條復(fù)燃．故填：35；此時(shí)空氣還占65%，所以空氣中有氧氣的量為：65%×21%≈14%，所以此時(shí)瓶內(nèi)共有氧氣的分?jǐn)?shù)為：14%+35%=49%，若用氧氣占空氣體積的五分之一計(jì)算，則結(jié)果為48%；
（5）只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，則氧氣的含量需要在48%～49%，分析坐標(biāo)，可知道溫度大約在82°左右；
（6）采取“半值法”探究能減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，實(shí)際上就是通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，減少不必要的實(shí)驗(yàn)，第二組實(shí)驗(yàn)若按②、③的編號順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在33%～35%之間，從而省去編號①、④、⑤的實(shí)驗(yàn)，所以本題答案為：①④⑤．
故答案為：（1）2H₂O₂

MnO2  .

O₂↑+2H₂O；
（2）否；  
（3）21；   
（4）35；49；
（5）82（81～84之間均給分）；   
（6）①、④、⑤．

點(diǎn)評：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要明確實(shí)驗(yàn)的目的，要注意控制一些變量，本題還采用了“半值法”，從而可減少實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，減少實(shí)驗(yàn)的過程．