Question

7．空氣中氧氣含量測定再認識．
【你知道嗎】通過實驗（圖1）測定了空氣組成的科學家是C．
A．門捷列夫 B．達爾文 C．拉瓦錫 D．牛頓
【實驗問題】實驗室常用圖2所示的方法測定空氣中氧氣的含量，寫出紅磷燃燒的化學方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅，為保證測定結果，實驗中所取紅磷必須足量．同學們發(fā)現(xiàn)利用圖2裝置進行實驗時，在集氣瓶外點燃紅磷，一方面會造成空氣污染，另一方面伸進集氣瓶速度慢了會影響測定結果．他們查閱資料發(fā)現(xiàn)白磷40℃即可燃燒，燃燒產(chǎn)物與紅磷相同，于是改進裝置（圖3）重新探究．
【實驗探究】先在容積為200.0mL的集氣瓶里裝進50.0mL的水，再在量筒內(nèi)裝入100.0mL的水，然后按圖連好儀器，按下熱的玻璃棒，白磷立即被點燃．
（1）集氣瓶里預先裝進的水，在實驗過程中除了能夠加快集氣瓶冷卻，還起到吸收五氧化二磷作用．（寫出一種即可）
（2）如果白磷停止燃燒時立即記錄量筒內(nèi)剩余水的體積，則會導致測定結果偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
（3）如果實驗結束時量筒內(nèi)剩余水的體積是73.0mL，則測得的空氣中氧氣體積分數(shù)為18%．（用百分數(shù)表示）
【拓展探究】圖4所示裝置可用于測定空氣中氧氣的含量，其中與集氣瓶相連的壓強傳感器等電子設備能將集氣瓶內(nèi)氣體壓強精確地記錄并保存下來，圖5、圖6是用該裝置測得的紅磷和木炭分別在集氣瓶中燃燒的壓強-時間關系圖（該裝置氣密性良好，P₀是集氣瓶內(nèi)初始氣壓，P和P′分別是反應結束后恢復到室溫時集氣瓶內(nèi)的氣壓）．

（1）寫出木炭燃燒的化學方程式C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂．該實驗中能否利用木炭燃燒測定空氣中氧氣含量，并說明理由不能，是因為木炭在空氣中燃燒生成二氧化碳氣體，瓶中氣壓不變．
（2）從微觀角度解釋圖5中反應開始時集氣瓶中壓強瞬間變大的原因是反應放熱，導致集氣瓶中的微粒之間的間隔變大．
【交流反思】小明提出能否用鐵絲代替上述實驗中的紅磷測定空氣中氧氣含量，同學們一致反對，理由是鐵絲在空氣中不能燃燒，寫出鐵絲在氧氣中燃燒的化學方程式3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．

Answer 1

分析 通過實驗（圖1）測定了空氣組成的科學家是拉瓦錫；
【實驗回顧】
紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷；
【實驗探究】
五氧化二磷易溶于水；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計算空氣中氧氣的含量；
【拓展延伸】
碳燃燒生成二氧化碳氣體；
鐵在空氣中不能燃燒，在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵．

解答 解：通過實驗（圖1）測定了空氣組成的科學家是拉瓦錫．
故填：C．
【實驗回顧】
紅磷燃燒的化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅，為了保證測定結果，實驗中所取紅磷必須足量．
故填：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；足量．
【實驗探究】
（1）集氣瓶里預先裝進的水，在實驗過程中除了能夠加快集氣瓶冷卻，還起到吸收五氧化二磷的作用．
故填：吸收五氧化二磷．
（2）如果白磷停止燃燒時立即記錄量筒內(nèi)剩余水的體積，由于溫度過高而導致進入集氣瓶中的水偏少，從而導致測定結果偏�。�
故填：偏小．
（3）如果實驗結束時量筒內(nèi)剩余水的體積是73.0mL，則測得的空氣中氧氣體積分數(shù)為：$\frac{100mL-73.0mL}{150mL}$×100%=18%，
故填：18%．
【拓展延伸】
（1）木炭燃燒的化學方程式為：C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂；
該實驗中不能用木炭燃燒測定空氣中氧氣含量，這是因為木炭燃燒生成二氧化碳氣體，瓶中氣壓不變，會導致水不能進入集氣瓶．
故填：C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂；不能，是因為木炭在空氣中燃燒生成二氧化碳氣體，瓶中氣壓不變．
（2）圖5中反應開始時集氣瓶中壓強瞬間變大的原因是反應放熱，導致集氣瓶中的微粒之間的間隔變大，從而導致壓強增大．
故填：反應放熱，導致集氣瓶中的微粒之間的間隔變大．
【交流反思】
鐵絲在氧氣中燃燒的化學方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故填：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．