Question

4．空氣中氧氣含量測定的再認識．
【實驗回顧】圖1是實驗室用紅磷燃燒來粗略測定空氣中氧氣含量的裝置．

（1）寫出紅磷燃燒的化學方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內氣壓減小，燒杯中水倒吸到集氣瓶．若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，用量筒測量進入瓶中水的體積，能粗略測得空氣中氧氣的含量．
（3）①上面的實驗同時證明了氮氣有不能支持燃燒，且不和磷反應的化學性質；
②實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到集氣瓶中原空氣體積的$\frac{1}{5}$，你認為導致這一結果的原因可能是紅磷的量不足；或裝置氣密性不好；或裝置未冷卻到室溫就打開彈簧夾（寫一條）
③上述實驗中紅磷不能用木炭代替，原因是木炭燃燒生成的二氧化碳與消耗的氧氣體積相等，實驗前后集氣瓶內壓強不變，故不能用木炭代替紅磷；
【問題提出】
有實驗資料表明：燃燒過程中當氧氣體積分數(shù)低于7%時，紅磷就無法繼續(xù)燃燒，因此通過上述實驗，測置結果與理論值誤差較大．
【實驗改進】
Ⅰ．根據(jù)鐵在空氣中生銹的原理（鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學反應的過程）設計圖2實驗裝置，再次測定空氣中氧氣含量．裝置中飽和食鹽水、活性炭會加速鐵生銹．
Ⅱ．測得實驗數(shù)據(jù)如表

測量項目	實驗前	實驗后
	燒杯中水的體積	燒杯中剩余水的體積	集氣瓶（扣除內容物）和導管的容積
體積/ml	80.0	54.5	126.0

【表達交流】
（1）鐵生銹過程發(fā)生復雜的化學反應，首先是鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，寫出該反應的化學方程式2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂．
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算，改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分數(shù)是20.2%（計算結果精確到0.1%）．
（3）從實驗原理角度分析，改進后的實驗結果比前者準確度更髙的原因：（寫出其中一個原因）
①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結果更準確；
②測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準確．

Answer 1

分析 【實驗回顧】（1）根據(jù)磷燃燒生成五氧化二磷；
（2）紅磷燃燒消耗氧氣，使瓶內的氣壓變��；
（3）根據(jù)進入廣口瓶中水的體積和紅磷燃燒的情況進行解答；要圍繞偏低的各種可能進行分析；木炭燃燒生成二氧化碳；
【表達交流】
（1）根據(jù)化學方程式的寫法來分析；
（2）根據(jù)表格的數(shù)據(jù)來分析；
（3）根據(jù)鐵生銹的知識進行分析解答即可．

解答 解：【實驗回顧】（1）紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷，反應的化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．故答案為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）紅磷燃燒消耗氧氣，使瓶內的氣壓變小，水倒吸，故填：氣壓；
（3）①紅磷沒有充分燃燒，反應后剩余，可以判斷氮氣不能支持燃燒，且不和磷反應．故答案為：不能支持燃燒，且不和磷反應；
②要考慮藥品的量可能不足造成沒有將氧氣完全消耗，同時要考慮裝置在藥品的量足夠的情況下因為氣密性不好，導致液體不能等體積進入而引起結果偏低．故答案為：紅磷的量不足；或裝置氣密性不好；或裝置未冷卻到室溫就打開彈簧夾；
③因為木炭燃燒生成二氧化碳氣體，集氣瓶內的氣體沒有減少，不能測定空氣中氧氣的含量，所以實驗中不能用木炭代替紅磷．
故填：木炭燃燒生成的二氧化碳與消耗的氧氣體積相等，實驗前后集氣瓶內壓強不變，故不能用木炭代替紅磷；
【交流表達】（1）鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，故填：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（2）根據(jù)反應前后燒杯內水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80-54.5=25.5mL，故氧氣的體積分數(shù)為：$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%，故填：20.2%；
（3）使用鐵的緩慢氧化消耗氧氣，使氧氣消耗的更為徹底，實驗結果更準確，測量時考慮導管容積和扣除內容物后的集氣瓶的體積，使實驗結果更為準確，故填：①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結果更準確；②測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準確；③能把氧氣全部消耗盡；④不會因氧氣含量減少而致反應中途停止；⑤反應在常溫下進行，反應過程中不會因需要點燃而拆開裝置，導致實驗誤差．

點評 本題考查的是氧氣的含量的測定以及實驗裝置的改進，完成此題，可以依據(jù)已有的知識進行．