Question

14．空氣中氧氣含量測定的再認識．

【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（實驗裝置如圖1）．
（1）該實驗中選擇使用汞的優(yōu)點有BCD．
A．實驗過程中沒有污染
B．在汞槽中起到液封的作用
C．生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣
D．能將密閉裝置內(nèi)空氣中的氧氣幾乎耗盡
【實驗回顧】（2）實驗室常用紅磷燃燒的方法測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{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅，其反應(yīng)類型為化合反應(yīng)．
興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠低于21%．
【提出問題】（3）用紅磷燃燒的方法為什么不能準確地測定空氣中
氧氣的含量？
【進行猜想】①裝置漏氣；
②紅磷的量不足，裝置內(nèi)氧氣有剩余； …
【實驗與交流】（4）在老師的指導(dǎo)下，小明分別用過量的紅磷（著火點240℃）和白磷（著火點40℃）進行該實驗，用測氧氣濃度的傳感器測得反應(yīng)后裝置內(nèi)氧氣濃度分別為8.85%和3.21%．請從燃燒條件的角度回答產(chǎn)生上述結(jié)果的主要原因．白磷的著火點比紅磷的著火點低．
【實驗探究1】小明根據(jù)鐵生銹的原理，探究用鐵能否準確測定空氣中氧氣的含量．于是進行了實驗（裝置如圖3）．通過7天測得的數(shù)據(jù)計算出空氣中氧氣的含量為19.13%．
【交流與反思】（5）與用紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測定的主要優(yōu)點．a(chǎn)b（填字母）．
a．裝置內(nèi)殘留的氧氣更少
b．反應(yīng)更徹底，實驗結(jié)果更準確
c．鐵絲生銹比紅磷燃燒反應(yīng)更快
【實驗探究2】為了加快反應(yīng)速率，小明通過查聞資料，利用鐵粉、炭粉、氯化鈉等物質(zhì)又進行了實驗（裝置如圖4）．8分鐘后測得的數(shù)據(jù)如下表：

實驗前的體積		實驗后的體積
集氣瓶內(nèi)空氣	燒杯內(nèi)蒸餾水	燒杯內(nèi)剩余蒸餾水
131mL	90.0mL	63.6mL

（6）請計算出空氣中氧氣含量20.2%（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）．
【結(jié)論與反思】（7）通過上述實驗探究，選擇bc（填字母）進行實驗，可較為
快速地完成實驗并減小實驗誤差．
a．紅磷          b．白磷        c．鐵粉、炭粉、氯化鈉、蒸餾水
【拓展延伸】（8）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
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
行實驗，請判斷能否比較準確地測定空氣中氧氣的含量，并說明理由．不能、理由a（填字母）．
a．空氣中CO₂含量只有約0.03%，銅不能將裝置內(nèi)的氧氣幾乎耗盡
b．銅絲反應(yīng)比鐵絲快
c．反應(yīng)更徹底．

Answer 1

分析 【經(jīng)典賞析】根據(jù)使用汞的優(yōu)點進行分析解答；
【實驗回顧】根據(jù)磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷解答；
【進行猜想】根據(jù)本探究實驗一般要注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②所用藥品紅磷的量，必須是足量；③讀數(shù)時一定要冷卻到原溫度；④生成物的狀態(tài)一般要求是固態(tài)等．
根據(jù)白磷的著火點比紅磷的著火點低解答；
【交流與反思】根據(jù)用鐵絲生銹的方法測定的主要優(yōu)點裝置內(nèi)殘留的氧氣更少，實驗結(jié)果更準確解答；
【實驗探究2】根據(jù)燒杯內(nèi)蒸餾水減少的體積為氧氣的體積解答；
【結(jié)論與反思】根據(jù)題中信息分析解答；
【拓展延伸】根據(jù)生成銅綠的條件解答．

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（實驗裝置如圖1）．該實驗中選擇使用汞的優(yōu)點有在汞槽中起到液封作用；生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣；能將密閉裝置內(nèi)空氣中的氧氣集合耗盡，故選BCD；
【實驗回顧】磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；其反應(yīng)類型為：化合反應(yīng)；
【進行猜想】實驗中裝置漏氣；所取的紅磷不足（或?qū)嶒炃皼]有夾彈簧夾、實驗裝置可能未冷卻就打開彈簧夾等）；
【實驗與交流】小明分別用過量的紅磷和白磷進行該實驗，用測氧氣濃度的傳感器測得反應(yīng)后裝置內(nèi)氧氣濃度分別為8.85%和3.21%，請從燃燒條件的角度回答產(chǎn)生上述結(jié)果的主要原因白磷的著火點比紅磷的著火點低；
【交流與反思】鐵絲在水、氧氣的條件下很容易生銹，與用紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測定的主要優(yōu)點及原因：裝置內(nèi)殘留的氧氣更少，實驗結(jié)果更準確；
【實驗探究2】
燒杯內(nèi)蒸餾水減少的體積為氧氣的體積=90mL-63.6mL=26.4mL
空氣中氧氣含量=$\frac{26.4mL}{130mL}$≈20.2%
【結(jié)論與反思】通過上述實驗探究，選擇鐵粉、炭粉、氯化鈉和蒸餾水或白磷等物質(zhì)進行實驗，可較為快速地完成實驗并減小實驗誤差．
【拓展延伸】銅也能與空氣中氧氣、水、二氧化碳反應(yīng)而銹蝕，生成銅綠[銅綠的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃]，若將圖3裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進行實驗，不能比較準確地測定空氣中氧氣的含量，因為空氣中二氧化碳含量約只有0.03%，銅不能將裝置中的氧氣幾乎耗盡．
答案：
【經(jīng)典賞析】BCD．
【實驗回顧】4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；化合反應(yīng)；
【進行猜想】紅磷不足；
【實驗與交流】白磷的著火點比紅磷的著火點低；
【交流與反思】ab；
【實驗探究2】20.2%；
【結(jié)論與反思】bc；
【拓展延伸】不能；a．

點評 本考點是用紅磷測定氧氣在空氣中的體積分數(shù)，屬于實驗方法和過程的探究．這類探究實驗要具體問題具體分析，根據(jù)設(shè)計的步驟中不同的現(xiàn)象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．本考點主要出現(xiàn)在填空題和實驗題中．