Question

【題目】空氣中氧氣含量測(cè)定的再認(rèn)識(shí)。

（一）某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組點(diǎn)燃紅磷，并用氧傳感器測(cè)定空氣中的氧氣含量并采集數(shù)據(jù)如上圖。

（1）紅磷在瓶中燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象是_____，紅磷燃燒的化學(xué)方程式是_____。

（2）開始時(shí)氧氣的含量持續(xù)下降，一方面是氧氣被消耗，另一方面是生成物大量和氧傳感器接觸，但在110s時(shí)氧氣的含量又有所上升，其可能原因是_____。

（3）從以上數(shù)據(jù)分析最終集氣瓶中的氧氣是否完全消耗_____。

（二）針對(duì)以上實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對(duì)該實(shí)驗(yàn)做了以下兩種改進(jìn)：

Ⅰ．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，測(cè)定空氣中氧氣含量。

查資料：裝置中飽和食鹽水、活性炭會(huì)加速鐵生銹。

測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

測(cè)量項(xiàng)目	實(shí) 驗(yàn) 前	實(shí) 驗(yàn) 后（冷卻到室溫后）
	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）的容積	導(dǎo)管的容積
體積／mL	80.0	54.5	126.0	6.0

（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_____；該反應(yīng)的基本類型是_____。

（2）根據(jù)上表數(shù)據(jù)計(jì)算，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后測(cè)得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是_____%（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_____；②_____。

Ⅱ．將足量白磷放在集氣瓶中，白磷能發(fā)生緩慢氧化從而消耗氧氣，并用壓強(qiáng)傳感器測(cè)定瓶中壓強(qiáng)的變化，根據(jù)壓強(qiáng)的變化來計(jì)算空氣中氧氣的含量，實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)據(jù)采集如下圖。

（1）在開始200s壓強(qiáng)增大，增大的原因是_____。

（2）用上圖所示數(shù)據(jù)計(jì)算用這種方法測(cè)得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是_____%（結(jié)果精確到0.1%）。

（三）結(jié)論：測(cè)定空氣中氧氣含量用燃燒法測(cè)定結(jié)果誤差較大，用緩慢氧化誤差較小。

Answer 1

【答案】紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，放出熱量 4P+5O22P2O5 紅磷燃燒的熱量使氧氣體積膨脹或者裝置漏氣 不能完全被消耗 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 化合反應(yīng) 20.2% 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。 測(cè)量時(shí)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 白磷緩慢氧化放熱溫度升高，氣體膨脹壓強(qiáng)增大 19.7%

【解析】

（一）

（1）紅磷在瓶中燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象是產(chǎn)生白煙，放出熱量，紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷，反應(yīng)的化學(xué)方程式是4P + 5O22P2O5；

（2）開始時(shí)氧氣的含量持續(xù)下降，一方面是氧氣被消耗，另一方面是生成物大量和氧傳感器接觸，但在110s時(shí)氧氣的含量又有所上升，其可能原因是紅磷燃燒的熱量使氧氣體積膨脹或者裝置漏氣；

（3）從以上數(shù)據(jù)分析最終集氣瓶中的氧氣含量在8.85%左右，所以最終集氣瓶中的氧氣不能完全消耗；

（二）Ⅰ．

（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]，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2；該反應(yīng)是由三種物質(zhì)生成一種物質(zhì)，反應(yīng)的基本類型是化合反應(yīng)；

（2）根據(jù)上表數(shù)據(jù)計(jì)算，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后測(cè)得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)=；

（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(cè)量時(shí)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；

Ⅱ．（1）在開始200s壓強(qiáng)增大，增大的原因是白磷緩慢氧化放熱溫度升高，氣體膨脹壓強(qiáng)增大；

（2）用上圖所示數(shù)據(jù)計(jì)算用這種方法測(cè)得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是=。