解题思路:题目是在研究空气成分的测定的基础上进行实验改进的设计探究题.这就需要首先弄清楚该实验的基本原理,只有原理清楚,在原理的指导下才能够进行有效的改性.本实验是借助能够和空气中某一成分的反应消耗掉装置内气体,并且通过等体积外界气体的进入实现对消耗气体体积的测定.所以在实验中要保证装置的气密性良好,要保证对气体的尽可能消耗,同时要防止生成新的气体,即反应所使用物品必须本身是非气体(这样可以多加,利于对氧气的尽可能消耗),同时生成物也不能是气体(保证外界液体的等量进入).
实验原理是通过可燃物消耗氧气使装置内气压减小,外界液体就可以等体积进入,从而测定出氧气的体积.所以改进实验要建立的此原理上.至于实验出现的失败,就与该原理有关,与是否能够消耗氧气有关,与能否完全消耗氧气有关,与外界气体能否有效进入有关,而在具体回答是要结合本题的环境来回答:木炭燃烧生成二氧化碳气体或者一氧化碳气体,不能使内部气压减少,从而导致不能使外界液体进入.总结以上分析,在选择该实验的替代物质时,物质应该满足:能够和氧气等单一物质反应,且本身不能是气体且生成物不能是气体(如果能够想办法处理后期生成的气体也可以考虑使用).
故:
(1)通过可燃物消耗氧气使装置内气压减小,外界液体就可以等体积进入,从而测定出氧气的体积.
(2)装置内外没有明显的气压变化(也可以从生成物是气体考虑).故答案为:集气瓶中的压强没有变化.
(3)能够和氧气等单一物质反应,且本身不能是气体且生成物不能是气体(如果能够像办法处理后期生成的气体也可以考虑使用).故答案为:要能消耗氧气,又不会跟空气中的其他成分反应,而且生成物为固体.
点评:
本题考点: 测定空气里氧气含量的探究;实验数据处理或者误差分析的探究;化学实验方案设计与评价;氧气与碳、磷、硫、铁等物质的反应现象.
考点点评: 对实验改进要充分结合实验原理来进行,同时在改进过程中要考虑物质本身的性质特点(如木炭的燃烧对应产物不仅仅是二氧化碳的问题)