Question

4．空氣中氧氣含量測(cè)定的再認(rèn)識(shí)．
【實(shí)驗(yàn)回顧】圖1是實(shí)驗(yàn)室用紅磷燃燒來粗略測(cè)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+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）實(shí)驗(yàn)原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶?jī)?nèi)氣壓減小，燒杯中水倒吸到集氣瓶．若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，用量筒測(cè)量進(jìn)入瓶中水的體積，能粗略測(cè)得空氣中氧氣的含量．
（3）①上面的實(shí)驗(yàn)同時(shí)證明了氮?dú)庥胁荒苤С秩紵�，且不和磷反�?yīng)的化學(xué)性質(zhì)；
②實(shí)驗(yàn)完畢，若進(jìn)入集氣瓶中水的體積不到集氣瓶中原空氣體積的$\frac{1}{5}$，你認(rèn)為導(dǎo)致這一結(jié)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)前后集氣瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)不變，故不能用木炭代替紅磷；
【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(shí)，紅磷就無法繼續(xù)燃燒，因此通過上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)置結(jié)果與理論值誤差較大．
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】
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(xué)反應(yīng)的過程）設(shè)計(jì)圖2實(shí)驗(yàn)裝置，再次測(cè)定空氣中氧氣含量．裝置中飽和食鹽水、活性炭會(huì)加速鐵生銹．
Ⅱ．測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表

測(cè)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

【表達(dá)交流】
（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+2H₂O+O₂=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(cè)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：（寫出其中一個(gè)原因）
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．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)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?jī)?nèi)的氣壓變�。�
（3）根據(jù)進(jìn)入廣口瓶中水的體積和紅磷燃燒的情況進(jìn)行解答；要圍繞偏低的各種可能進(jìn)行分析；木炭燃燒生成二氧化碳；
【表達(dá)交流】
（1）根據(jù)化學(xué)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(shí)進(jìn)行分析解答即可．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)回顧】（1）紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．故答案為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）紅磷燃燒消耗氧氣，使瓶?jī)?nèi)的氣壓變小，水倒吸，故填：氣壓；
（3）①紅磷沒有充分燃燒，反應(yīng)后剩余，可以判斷氮?dú)獠荒苤С秩紵�，且不和磷反�?yīng)．故答案為：不能支持燃燒，且不和磷反應(yīng)；
②要考慮藥品的量可能不足造成沒有將氧氣完全消耗，同時(shí)要考慮裝置在藥品的量足夠的情況下因?yàn)闅饷苄圆缓茫瑢?dǎo)致液體不能等體積進(jìn)入而引起結(jié)果偏低．故答案為：紅磷的量不足；或裝置氣密性不好；或裝置未冷卻到室溫就打開彈簧夾；
③因?yàn)槟咎咳紵�生成二氧化碳�(xì)怏w，集氣瓶?jī)?nèi)的氣體沒有減少，不能測(cè)定空氣中氧氣的含量，所以實(shí)驗(yàn)中不能用木炭代替紅磷．
故填：木炭燃燒生成的二氧化碳與消耗的氧氣體積相等，實(shí)驗(yàn)前后集氣瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)不變，故不能用木炭代替紅磷；
【交流表達(dá)】（1）鐵與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，故填：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（2）根據(jù)反應(yīng)前后燒杯內(nèi)水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80-54.5=25.5mL，故氧氣的體積分?jǐn)?shù)為：$\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(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，測(cè)量時(shí)考慮導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶的體積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為準(zhǔn)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(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；③能把氧氣全部消耗盡；④不會(huì)因氧氣含量減少而致反應(yīng)中途停止；⑤反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，反應(yīng)過程中不會(huì)因需要點(diǎn)燃而拆開裝置，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是氧氣的含量的測(cè)定以及實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)，完成此題，可以依據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行．