Question

【題目】空氣中氧氣含量測定的再認識。

【實驗回顧】 如圖1是實驗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__________________。

(2)實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內(nèi)______減小，燒杯中的水倒吸到集氣瓶。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】有實驗資料表明：燃燒過程中當(dāng)氧氣體積分數(shù)低于7%時，紅磷就無法繼續(xù)燃燒，因此通過上述實驗，測量結(jié)果與理論值誤差較大。

【實驗改進】

Ⅰ.根據(jù)鐵在空氣中生銹的原理設(shè)計如圖2所示實驗裝置，再次測定空氣中氧氣的含量。裝置中飽和食鹽水、活性炭會加速鐵生銹。

Ⅱ.測得實驗數(shù)據(jù)如下表

測量項目	實驗前	實驗后
	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】

(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__________________。

(2)根據(jù)上表數(shù)據(jù)計算，改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分數(shù)是_______(計算結(jié)果精確到0.1%)。

(3)從實驗原理角度分析，改進后的實驗結(jié)果比前者準確度更高的原因：

①_______________________________________________________________；

②_______________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 4P＋5O22P2O5 氣壓 2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2 20.2% 鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底，使實驗結(jié)果更準確 測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物的體積使結(jié)果更準確

【解析】（1）紅磷與空氣中的氧氣在點燃的條件下反應(yīng)生成五氧化二磷，反應(yīng)方程式為：4P＋5O22P2O5；

（2）該實驗的測定原理是用紅磷燃燒耗盡集氣瓶中的氧氣，使瓶內(nèi)壓強減小，待溫度冷卻后打開止水夾，在大氣壓的作用下水被壓入集氣瓶中；

【實驗改進】

（1）鐵和氧氣和水反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，反應(yīng)方程式為：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2；

（2）反應(yīng)前集氣瓶中空氣的體積為126.0mL,反應(yīng)后進入集氣瓶中水的體積是80mL-54.5 mL=25.5 mL，故原混合氣體中氧氣的體積分數(shù)為： =20.2%；

（3）改進后的實驗結(jié)果比前者準確度更高的理由是：①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底，使實驗結(jié)果更準確；②測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物的體積使結(jié)果更準確。