16.
空氣中氧氣含量測定的再認(rèn)識.
Ⅰ.【實(shí)驗(yàn)回顧】如圖是實(shí)驗(yàn)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(xué)方程式4P+5O
2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P
2O
5,現(xiàn)象是紅磷劇烈燃燒,產(chǎn)生大量白煙.
(2)實(shí)驗(yàn)原理:由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣,使瓶內(nèi)氣壓減小,燒杯中水倒吸到集氣瓶.若裝置的氣密性良好,操作規(guī)范,用量筒測量進(jìn)入瓶中水的體積,能粗略測得空氣中氧氣的含量.
【問題提出】有實(shí)驗(yàn)資料表明:燃燒過程中當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)低于7% 時,紅磷就無法繼續(xù)燃燒,因此通過上述實(shí)驗(yàn),測置結(jié)果與理論值誤差較大.
Ⅱ.【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】
根據(jù)鐵在空氣中生銹的原理設(shè)計(jì)如圖實(shí)驗(yàn)裝置,再次測定空氣中氧氣含量.裝置中飽和食鹽水、活性炭會加速鐵生銹.測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表
測量項(xiàng)目 | 實(shí)驗(yàn)前 | 實(shí)驗(yàn)后 |
燒杯中水的體積 | 燒杯中剩余水的體積 | 集氣瓶(扣除內(nèi)容物)和導(dǎo)管的容積 |
體積/mL | 80.0 | 54.5 | 126.0 |
【交流表達(dá)】
(1)鐵生銹過程發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),首先是鐵與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化亞鐵[Fe(OH)
2],寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2Fe+O
2+2H
2O=2Fe(OH)
2.
(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算,改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后測得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是20.2%(計(jì)算結(jié)果精確到0.1%).
(3)從實(shí)驗(yàn)原理角度分析,改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比前者準(zhǔn)確度更髙的原因是:
①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確.②測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確;(寫一條)
III.四硫化鈉(Na
2S
4)固體可替代紅磷測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù),反應(yīng)原理為:2Na
2S
4+O
2+2H
2O═8S↓+4NaOH
【查閱資料】①Na
2S
4受熱時,會與空氣中的水蒸氣反應(yīng),生成少量有毒氣體硫化氫.
②硫代硫酸鈉(Na
2S
2O
3)可溶于水,常溫下與NaOH溶液不反應(yīng).
③NaOH溶液可吸收硫化氫和二氧化碳.
【實(shí)驗(yàn)過程】
①取0.5g碳酸鈉、0.2g硫粉混合后置于試管中,加入(如圖①所示,夾持裝置已略去),制得Na
2S
4,反應(yīng)為:4Na
2CO
3+12S+X$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na
2S
4+2Na
2S
2O
3+4CO
2,X的化學(xué)式為O
2;
②冷卻后,取下棉花,放置一段時間,再向該試管中加入10mL水,迅速塞緊橡膠塞,充分振蕩.測量液面至橡膠塞下沿的距離,記錄數(shù)據(jù)h
1(如圖②所示);
③將該試管插入水中(如圖③所示),拔下橡膠塞,觀察到有淡黃色固體生成,水進(jìn)入試管內(nèi),進(jìn)入水的體積約為試管內(nèi)空氣體積的五分之一,塞緊橡膠塞.將試管取出,倒轉(zhuǎn)過來,測量液面至橡膠塞下沿的距離h
2,記錄數(shù)據(jù)h
2.理論上h
2:h
1=5:4;
④【反思與評價】實(shí)驗(yàn)過程①中要塞氫氧化鈉溶液的棉花的原因是吸收生成的二氧化碳?xì)怏w和有毒的硫化氫氣體;若實(shí)驗(yàn)過程②中,冷卻取下棉花后,未放置一段時間即進(jìn)行后續(xù)操作,測定結(jié)果偏。ㄌ睢捌蟆薄ⅰ捌 被颉盁o影響”),理由是:試管內(nèi)的空氣成分與外邊的空氣成分可能有差異.