Question

20．空氣中氧氣含量測(cè)定的再認(rèn)識(shí)．

【實(shí)驗(yàn)回顧】如圖1是實(shí)驗(yàn)室用紅磷燃燒來(lái)粗略測(cè)定空氣中氧氣含量的裝置．
（1）寫(xiě)出紅磷燃燒的化學(xué)方程式4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）實(shí)驗(yàn)原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶?jī)?nèi)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(cè)量進(jìn)入瓶中水的體積，能粗略測(cè)得空氣中氧氣的含量．
【問(wèn)題提出】
    有實(shí)驗(yàn)資料表明：燃燒過(guò)程中當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)低于7%時(shí)，紅磷就無(wú)法繼續(xù)燃燒，因此通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)置結(jié)果與理論值誤差較大．
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】
Ⅰ．根據(jù)鐵在空氣中生銹的原理設(shè)計(jì)如圖2實(shí)驗(yàn)裝置，再次測(cè)定空氣中氧氣含量．裝置中飽和食鹽水、活性炭會(huì)加速鐵生銹．
Ⅱ．測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表

測(cè)量項(xiàng)目	實(shí)驗(yàn)前	實(shí)驗(yàn)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(dá)】
（1）鐵生銹過(guò)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(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂．
（2）根據(jù)如表數(shù)據(jù)計(jì)算，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后測(cè)得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是20.2%（計(jì)算結(jié)果精確到0.1%）．
（3）從實(shí)驗(yàn)原理角度分析，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比前者（用紅磷燃燒來(lái)測(cè)定空氣中氧氣含量）準(zhǔn)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徹底，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；②測(cè)量時(shí)考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．

Answer 1

分析 紅磷在空氣中能夠劇烈燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出熱量，生成白色固體五氧化二磷；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計(jì)算空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)；
不同的實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)缺點(diǎn)不同．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)回顧】（1）紅磷燃燒空氣中燃燒生成五氧化二磷，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）實(shí)驗(yàn)原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，燒杯中水倒吸到集氣瓶．若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，用量筒測(cè)量進(jìn)入瓶中水的體積，能粗略測(cè)得空氣中氧氣的含量．
【交流表達(dá)】
（1）鐵與水和氧氣反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（2）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后測(cè)得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是：$\frac{80.0mL-54.5mL}{126.0mL}$×100%=20.2%．
（3）從實(shí)驗(yàn)原理角度分析，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比前者準(zhǔn)確度更髙的原因是：能夠把氧氣完全消耗；測(cè)量時(shí)考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．
故答案為：【實(shí)驗(yàn)回顧】（1）4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；    
（2）氣壓；
【交流表達(dá)】（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徹底，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．
②測(cè)量時(shí)考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實(shí)質(zhì)奠定基礎(chǔ)．