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反應方程式4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂ O₅．
（2）第三步打開彈簧夾后觀察到的現(xiàn)象水順著導管流入集氣瓶，且水的體積占集氣瓶總容積的$\frac{1}{5}$．
（3）上面實驗同時證明了氮氣有不支持燃燒的化學性質（答一點即可）．
（4）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到總體積的$\frac{1}{5}$，你認為造成這一結果可能原因是紅磷的量不足；裝置漏氣（答2點即可）．
【問題提出】有實驗資料表明：此實驗因為設計缺陷，在操作規(guī)范的情況下也常常測出氧氣的含量會大于$\frac{1}{5}$．
（5）小王同學設想用其他物質代替紅磷進行實驗（裝置不變）如圖2，則下列因素不會影響實驗結果的是C（填字母標號）．
A、替代物能否和氧氣反應
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】
Ⅰ、根據(jù)鐵在空氣中生銹的原理設計如圖裝置，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)生復雜的化學反應，首先是鐵與氧氣和水反應生成氫氧化亞鐵，請寫出該反應的化學反應方程式2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂．
（7）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，改進實驗后測得空氣中氧氣的體積分數(shù)為20.2%．（精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的注意事項結合化學方程式的書寫進行分析；
（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性質；
（3）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的五分之一，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入瓶中所導致的結果，據(jù)此對實驗進行分析；
（4）對比改進行前后的兩種探究裝置，可發(fā)現(xiàn)改進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果帶來的偏差；
（5）根據(jù)測定原理分析反應物和生成物的要求進行分析；
（6）根據(jù)鐵與氧氣和水反應生成氫氧化亞鐵，寫出反應的化學反應方程式解答；
（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\;}}{\;}$2P₂ O₅；
（2）待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，由于磷燃燒只消耗氧氣，且不生成新氣體，由于氧氣被消耗，瓶內(nèi)氣壓減小，所以現(xiàn)象的現(xiàn)象是：水順著導管流入集氣瓶，且水的體積占集氣瓶總容積的$\frac{1}{5}$．
（3）上面的實驗由紅磷的熄滅，說明了氮氣性質不活潑，不支持燃燒，由進入的水只占集氣瓶剩余容積的$\frac{1}{5}$．說明了氮氣難溶于水．
（4）若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的$\frac{1}{5}$，則瓶內(nèi)氣壓減小量也不到原壓強的$\frac{1}{5}$，即氧氣沒有耗盡或實驗完畢后有氣體進入裝置，故理由是：紅磷的量不足，不能耗盡氧氣，或裝置漏氣等；
（5）替代物的顏色不會影響實驗結果．如果替代物不和氧氣反應，就會使流入集氣瓶的水的體積小于五分之一；如果替代物的用量不足，就會使氧氣不能完全反應，使流入集氣瓶的水的體積小于五分之一；生成物如果是氣體，就會占一定空間，體積變化不明顯，使測量的結果不正確．只有顏色變化不會影響測量結果．
故填：C；
（6）鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，故填：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（7）根據(jù)反應前后燒杯內(nèi)水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80-54.5=25.5mL，故氧氣的體積分數(shù)為$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%≈20.2%，故填：20.2%．
故答案：
（1）4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂ O₅；
（2）水順著導管流入集氣瓶，且水的體積占集氣瓶總容積的$\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、實驗關鍵、現(xiàn)象和結論等內(nèi)容的考查．