Question

17．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，使集氣瓶內(nèi)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，測定結(jié)果與理論值誤差較大．
【實驗改進】
Ⅰ、根據(jù)鐵在空氣中生銹消耗氧氣的原理設(shè)計如圖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)如表所示：

測量項目	實驗前		實驗后
	集氣瓶（扣除內(nèi)容物）和導(dǎo)管的容積	燒杯中水的體積	燒杯中剩余水的體積
體積/mL	126.0	80.0	54.5

【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2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂．
（2）根據(jù)如表數(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20.2%（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(jié)果更準確；
②測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)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(yīng)的化學(xué)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(chǎn)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\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內(nèi)氣壓減小，燒杯中水倒吸入集氣瓶中，若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，用量筒測量出進入瓶中水的體積，就能粗略測得空氣中氧氣的含量．
實驗改進：（1）鐵與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，故填：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（2）根據(jù)反應(yīng)前后燒杯內(nèi)水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80-54.5=25.5mL，故氧氣的體積分數(shù)為：$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%≈20.2%，故填：20.2%；
（3）使用鐵的緩慢氧化消耗氧氣，使氧氣消耗的更為徹底，實驗結(jié)果更準確，測量時考慮導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶的體積，使實驗結(jié)果更為準確，故填：鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底，使實驗結(jié)果更準確；測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)果更準確．
答案：
（1）4P+5O₂$\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(jié)果更準確；②測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)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．