Question

19．用來測定空氣成分的方法很多，如圖1所示的是小王用紅磷在空氣中燃燒的測定方法．實驗過程是：
第一步：將集氣瓶容積劃分為五等份，并做好標(biāo)記．
第二步：點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊．
第三步：待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾．
（1）寫出紅磷燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂ O₅．
（2）第三步打開彈簧夾后觀察到的現(xiàn)象水順著導(dǎo)管流入集氣瓶，且水的體積占集氣瓶總?cè)莘e的$\frac{1}{5}$．
（3）上面實驗同時證明了氮氣有不支持燃燒的化學(xué)性質(zhì)（答一點即可）．
（4）實驗完畢，若進(jìn)入集氣瓶中水的體積不到總體積的$\frac{1}{5}$，你認(rèn)為造成這一結(jié)果可能原因是紅磷的量不足；裝置漏氣（答2點即可）．
【問題提出】有實驗資料表明：此實驗因為設(shè)計缺陷，在操作規(guī)范的情況下也常常測出氧氣的含量會大于$\frac{1}{5}$．
（5）小王同學(xué)設(shè)想用其他物質(zhì)代替紅磷進(jìn)行實驗（裝置不變）如圖2，則下列因素不會影響實驗結(jié)果的是C（填字母標(biāo)號）．
A、替代物能否和氧氣反應(yīng)
B、替代物的用量
C、替代物的顏色
D、生成物的狀態(tài)
【實驗改進(jìn)】
Ⅰ、根據(jù)鐵在空氣中生銹的原理設(shè)計如圖裝置，再次測定空氣中氧氣的含量，裝置中食鹽水、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	燒杯中水的體積	集氣瓶（扣除內(nèi)容物）的容積
體積/ml	80.0	54.5	126.0

（6）鐵生銹發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，首先是鐵與氧氣和水反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂．
（7）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，改進(jìn)實驗后測得空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20.2%．（精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的注意事項結(jié)合化學(xué)方程式的書寫進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)實驗完成后紅磷有剩余，而瓶內(nèi)剩余的氣體主要為氮氣，由此可推斷得到氮氣不能燃燒、也不支持燃燒的化學(xué)性質(zhì)；
（3）實驗完畢，若進(jìn)入集氣瓶中水的體積不到總?cè)莘e的五分之一，說明瓶內(nèi)氣體減少量不足五分之一，分析其原因主要為氧氣未完全消耗或是冷卻過程中空氣進(jìn)入瓶中所導(dǎo)致的結(jié)果，據(jù)此對實驗進(jìn)行分析；
（4）對比改進(jìn)行前后的兩種探究裝置，可發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后不需要點燃紅磷后再將燃燒匙伸入瓶中，可很好地避免因裝置漏氣而對結(jié)果帶來的偏差；
（5）根據(jù)測定原理分析反應(yīng)物和生成物的要求進(jìn)行分析；
（6）根據(jù)鐵與氧氣和水反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，寫出反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式解答；
（7）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析解答．

解答 解：（1）點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊，觀察到：紅磷燃燒，產(chǎn)生大量的白煙，紅磷燃燒的化學(xué)方程式是4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂ O₅；
（2）待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，由于磷燃燒只消耗氧氣，且不生成新氣體，由于氧氣被消耗，瓶內(nèi)氣壓減小，所以現(xiàn)象的現(xiàn)象是：水順著導(dǎo)管流入集氣瓶，且水的體積占集氣瓶總?cè)莘e的$\frac{1}{5}$．
（3）上面的實驗由紅磷的熄滅，說明了氮氣性質(zhì)不活潑，不支持燃燒，由進(jìn)入的水只占集氣瓶剩余容積的$\frac{1}{5}$．說明了氮氣難溶于水．
（4）若進(jìn)入集氣瓶中水的體積不到總?cè)莘e的$\frac{1}{5}$，則瓶內(nèi)氣壓減小量也不到原壓強(qiáng)的$\frac{1}{5}$，即氧氣沒有耗盡或?qū)嶒炌戤吅笥袣怏w進(jìn)入裝置，故理由是：紅磷的量不足，不能耗盡氧氣，或裝置漏氣等；
（5）替代物的顏色不會影響實驗結(jié)果．如果替代物不和氧氣反應(yīng)，就會使流入集氣瓶的水的體積小于五分之一；如果替代物的用量不足，就會使氧氣不能完全反應(yīng)，使流入集氣瓶的水的體積小于五分之一；生成物如果是氣體，就會占一定空間，體積變化不明顯，使測量的結(jié)果不正確．只有顏色變化不會影響測量結(jié)果．
故填：C；
（6）鐵與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，故填：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（7）根據(jù)反應(yīng)前后燒杯內(nèi)水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80-54.5=25.5mL，故氧氣的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%≈20.2%，故填：20.2%．
故答案：
（1）4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂ O₅；
（2）水順著導(dǎo)管流入集氣瓶，且水的體積占集氣瓶總?cè)莘e的$\frac{1}{5}$；
（3）不支持燃燒；
（4）紅磷的量不足；裝置漏氣；
（5）C；
（6）2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（7）20.2%．

點評 空氣是人類寶貴的自然資源，在中考中占有重要的地位，特別是空氣中氧氣含量的測定，要注意測定原理、實驗關(guān)鍵、現(xiàn)象和結(jié)論等內(nèi)容的考查．