Question

4．空氣中氧氣含量測(cè)定的再認(rèn)識(shí)．

【經(jīng)典賞析】教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分（實(shí)驗(yàn)裝置如圖1）．
該實(shí)驗(yàn)中選擇使用汞的優(yōu)點(diǎn)是BCD．
A．實(shí)驗(yàn)過程中沒有污染           B．能將密閉裝置內(nèi)空氣中的氧氣幾乎耗盡
C．在汞槽中起到液封作用         D．生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣
【實(shí)驗(yàn)回顧】實(shí)驗(yàn)室常用紅磷燃燒的方法測(cè)定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2），寫出紅磷燃燒的化學(xué)方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．興趣小組用該方法測(cè)出的氧氣含量常常遠(yuǎn)低于21%．
【提出問題】用紅磷燃燒的方法為什么不能準(zhǔn)確地測(cè)定空氣中氧氣的含量？
【進(jìn)行猜想】（1）裝置漏氣；（2）紅磷的量不足，裝置內(nèi)氧氣有剩余；…
【實(shí)驗(yàn)與交流】在老師的指導(dǎo)下，小明分別用過量的紅磷和白磷進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，用測(cè)氧氣濃度的傳感器測(cè)得反應(yīng)后裝置內(nèi)氧氣濃度分別為8.85%和3.21%．請(qǐng)從燃燒條件的角度回答產(chǎn)生上述結(jié)果的主要原因．白磷燃燒需要的氧氣的最低濃度低于紅磷的．
【實(shí)驗(yàn)探究1】小明根據(jù)鐵生銹的原理（鐵能與空氣中的氧氣反應(yīng)），探究用鐵能否準(zhǔn)確測(cè)定空氣中氧氣的含量，于是進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（裝置如圖3），通過7天測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算空氣中氧氣的含量為19.13%．

【交流與反思】與用紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測(cè)定的主要優(yōu)點(diǎn)：裝置內(nèi)的氧氣殘留更少，結(jié)果更準(zhǔn)確．
【實(shí)驗(yàn)探究2】為了加快反應(yīng)速率，小明通過查閱資料，利用鐵粉、炭粉、氯化鈉（NaCl）等物質(zhì)又進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（裝置如圖4），8分鐘后測(cè)得的數(shù)據(jù)如表：

實(shí)驗(yàn)前的體積		實(shí)驗(yàn)后的體積
集氣瓶?jī)?nèi)空氣	燒杯內(nèi)蒸餾水	燒杯內(nèi)剩余蒸餾水
130mL	90.0mL	63.6mL

請(qǐng)計(jì)算出空氣中氧氣含量20.2%（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）．
【結(jié)論與反思】通過上述實(shí)驗(yàn)探究，選擇鐵粉、碳粉、氯化鈉和蒸餾水物質(zhì)（填物質(zhì)名稱）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可較為快速地完成實(shí)驗(yàn)并減小實(shí)驗(yàn)誤差．
【拓展延伸】銅也能與空氣中氧氣、水、二氧化碳反應(yīng)而銹蝕，生成銅綠[銅綠的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃]，若將圖3裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)判斷能否比較準(zhǔn)確地測(cè)定空氣中氧氣的含量，并說明理由不能．（填“能”或“不能”），理由因?yàn)榭諝庵卸�氧化碳含量只有大約0.03%，銅不能將裝置內(nèi)的氧氣接近耗盡．

Answer 1

分析 教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分，實(shí)驗(yàn)的思路是先合成后分解，選用的是汞，汞本身是有毒的，在加熱條件形成汞蒸氣毒性加大．采用加熱而不是點(diǎn)燃，且持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，能夠盡可能讓裝置內(nèi)的空氣幾乎耗盡．
而紅磷燃燒法測(cè)定空氣中的氧氣含量，由于當(dāng)燃燒消耗氧氣低到一定程度時(shí)，燃燒將不再進(jìn)行，也就是不是因?yàn)闆]有氧氣而不再燃燒，而是由于氧氣低到一定程度不能維持燃燒．
對(duì)比鐵絲生銹法，耗時(shí)較長(zhǎng)，結(jié)果也偏差較大．
而新探究的方法，改進(jìn)了所用物質(zhì)，采取鐵粉和一些鹽類物質(zhì)，讓生銹過程加快，僅僅用時(shí)八分鐘就實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)目的，且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確．
而銅絲生銹法，由于在消耗氧氣的同時(shí)也需要消耗二氧化碳，而密閉裝置中的二氧化碳不足以支持銅絲去消耗盡裝置內(nèi)的氧氣，所以不可以采用銅絲生銹法進(jìn)行空氣中氧氣的測(cè)定．

解答 解：
【經(jīng)典賞析】教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分
 A．汞本身是有毒的，加熱變成汞蒸氣毒性更強(qiáng)．錯(cuò)誤；
B．由于是持續(xù)緩慢加熱，長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)，所以能將密閉裝置內(nèi)空氣中的氧氣幾乎耗盡．正確；
C．在汞槽中起到液封作用也是隨時(shí)補(bǔ)充裝置內(nèi)反應(yīng)用的汞．正確；
D．生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣．正確．
故選：BCD．
【實(shí)驗(yàn)回顧】實(shí)驗(yàn)室常用紅磷燃燒的方法測(cè)定空氣中氧氣的含量，是紅磷和氧氣在點(diǎn)燃的條件下生成五氧化二磷，對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式 4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
【實(shí)驗(yàn)與交流】在老師的指導(dǎo)下，小明分別用過量的紅磷和白磷進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，用測(cè)氧氣濃度的傳感器測(cè)得反應(yīng)后裝置內(nèi)氧氣濃度分別為8.85%和3.21%．由于都是過量反應(yīng)物，且是燃燒熄滅后測(cè)定，說明白磷燃燒需要的氧氣的最低濃度低于紅磷的．
【交流與反思】與用紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測(cè)定，由于不是采用燃燒法，所以對(duì)氧氣最低濃度要求小，所以在長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)后，殘余氧氣更少，這樣結(jié)果更加準(zhǔn)確，所以主要優(yōu)點(diǎn)因：裝置內(nèi)的氧氣殘留更少，結(jié)果更準(zhǔn)確．
【實(shí)驗(yàn)探究2】
通過實(shí)驗(yàn)可以看出，用對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)用品，反應(yīng)時(shí)間更短，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確，所以可以選用 鐵粉、碳粉、氯化鈉和蒸餾水等物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可較為快速地完成實(shí)驗(yàn)并減小實(shí)驗(yàn)誤差．
【拓展延伸】銅也能與空氣中氧氣、水、二氧化碳反應(yīng)而銹蝕，生成銅綠[銅綠的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃]，若將圖3裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)判斷能否比較準(zhǔn)確地測(cè)定空氣中氧氣的含量，由于銅生銹需要同時(shí)消耗二氧化碳和氧氣，而空氣中二氧化碳很少，密閉裝置中的二氧化碳不足以支持銅絲去消耗盡裝置內(nèi)的氧氣，所以不可以采用銅絲生銹法進(jìn)行空氣中氧氣的測(cè)定．
故答案為：
【經(jīng)典賞析】BCD．
【實(shí)驗(yàn)回顧】4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
【實(shí)驗(yàn)與交流】白磷燃燒需要的氧氣的最低濃度低于紅磷的．
【交流與反思】裝置內(nèi)的氧氣殘留更少，結(jié)果更準(zhǔn)確．
【實(shí)驗(yàn)探究2】20.2%．
【結(jié)論與反思】鐵粉、碳粉、氯化鈉和蒸餾水．
【拓展延伸】不能； 因?yàn)榭諝庵卸�氧化碳含量只有大約0.03%，銅不能將裝置內(nèi)的氧氣接近耗盡．

點(diǎn)評(píng) 評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，要結(jié)合實(shí)驗(yàn)的目的進(jìn)行，空氣成分測(cè)定關(guān)注的是氧氣的體積分析，凡是能影響氧氣消耗或者影響讀數(shù)的因素都要探究．