Question

12．空氣中氧氣含量測定的再認識．

【實驗回顧】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）寫出紅磷燃燒的文字或符號表達式4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）實驗原理：
由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內氣壓減小，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，測置結果與理論值誤差較大．
【實驗改進】
Ⅰ．根據(jù)鐵在空氣中生銹也能消耗空氣中的氧氣的原理設計圖2實驗裝置，再次測定空氣中氧氣含量．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（扣除內容物）和導管的容積
體積/mL	80.0	54.5	126.0

【交流表達】
①鐵生銹過程發(fā)生復雜的化學反應，首先是鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，寫出該反應的文字或符號表達式2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂．
②根據(jù)表中數(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20.2%（計算結果精確到0.1%）．
③從實驗原理角度分析，改進后實驗結果比前者準確度更髙的原因是：①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底，使實驗結果更準確；②測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準確．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)紅磷燃燒生成五氧化二磷，寫出反應的化學方程式解答；
（2）根據(jù)磷燃燒消耗了錐形瓶中的氧氣，使瓶中氣壓減小，會產生水倒吸的現(xiàn)象解答；
（3）根據(jù)鐵生銹的知識進行分析解答即可．

解答 解：
（1）磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，用觀察法配平即可；故答案為：4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內氣壓減小，燒杯中水倒吸入集氣瓶中，若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，用量筒測量出進入瓶中水的體積，就能粗略測得空氣中氧氣的含量．
實驗改進：（1）鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，故填：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（2）根據(jù)反應前后燒杯內水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80-54.5=25.5mL，故氧氣的體積分數(shù)為：$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%≈20.2%，故填：20.2%；
（3）使用鐵的緩慢氧化消耗氧氣，使氧氣消耗的更為徹底，實驗結果更準確，測量時考慮導管容積和扣除內容物后的集氣瓶的體積，使實驗結果更為準確，故填：鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底，使實驗結果更準確；測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準確．
答案：
（1）4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）氣壓；
實驗改進：（1）2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（2）20.2%；
（3）①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底，使實驗結果更準確；②測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準確．

點評 本題考查的是氧氣的含量的測定以及實驗裝置的改進，完成此題，可以依據(jù)已有的知識進行．