Question

7．某化學(xué)興趣小組對“暖寶寶”的成分進行探究，并利用其發(fā)熱原理測定空氣中氧氣的體積分數(shù)．
【查閱資料】“暖寶寶”中含有鐵粉、活性炭、水、氯化鈉等物質(zhì)．遇空氣發(fā)生反應(yīng)的表達式是：
鐵+氧氣+水→氫氧化亞鐵，該過程放熱．
【進行實驗】驗證“暖寶寶”中含有鐵粉．甲同學(xué)打開一袋“暖寶寶”，將其中粉末倒入燒杯中，用磁鐵與之充分接觸，發(fā)現(xiàn)有黑色粉末被吸引，證明“暖寶寶”中確實含有鐵粉．
【現(xiàn)象與討論】乙同學(xué)無意中將吸出的鐵粉撒在了酒精燈火焰上，意外地發(fā)現(xiàn)鐵粉燃燒，火星四射．該小組同學(xué)對此現(xiàn)象展開討論：
①鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵粉在空氣中能燃燒，這是因為鐵粉能和氧氣充分接觸．
②假設(shè)鐵粉在空氣中燃燒和鐵絲在氧氣中的燃燒產(chǎn)物相同，該反應(yīng)的符號表達式為3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【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．
實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內(nèi)壓強減小，量筒中水倒吸到集氣瓶．若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，可以根據(jù)量筒中水的變化，粗略測得空氣中氧氣的含量．寫出紅磷燃燒的符號表達式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
【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，測定結(jié)果與理論值誤差較大．
【實驗改進1】圖2是鐵在空氣中反應(yīng)的實驗裝置（該裝置中飽和食鹽水、活性炭（主要成分為碳）會加速鐵在氧氣中反應(yīng)的速度）．興趣小組的同學(xué)利用該裝置，再次測定空氣中氧氣含量．
【實驗過程】測得實驗數(shù)據(jù)見下表：

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(nèi)容物）和導(dǎo)管的容積
體積/mL	80.0	54.5	126.0

【表達與交流】
（1）根據(jù)表內(nèi)數(shù)據(jù)計算，實驗改進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%）．
（2）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改進后集氣瓶中的氧氣反應(yīng)更徹底；
【實驗改進2】丁同學(xué)設(shè)想用圖1裝置，換用“暖寶寶”中的物質(zhì)代替紅磷將其燃燒，進行氧氣含量的測定，你認為是否可行不可行，說明理由“暖寶寶”中除含有鐵粉外，還含有活性炭、水、氯化鈉等物質(zhì)，鐵粉不一定能夠燃燒，即使能夠燃燒，其中的活性炭燃燒生成二氧化碳氣體，會影響實驗結(jié)果．

Answer 1

分析 【現(xiàn)象與討論】
反應(yīng)物接觸越充分，反應(yīng)越劇烈；
鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；
【實驗回顧】
紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷，同時產(chǎn)生大量大量白煙；
【表達與交流】
燒杯中減少的水的體積即為集氣瓶中氧氣的體積；
【實驗改進2】
活性炭燃燒生成二氧化碳氣體．

解答 解：【現(xiàn)象與討論】
①鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵粉在空氣中能燃燒，這是因為鐵粉能和氧氣充分接觸．
故填：鐵粉能和氧氣充分接觸．
②鐵燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故填：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【實驗回顧】
實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內(nèi)壓強減小，量筒中水倒吸到集氣瓶；
紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
故填：壓強；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
【表達與交流】
（1）根據(jù)表內(nèi)數(shù)據(jù)計算，測得的空氣中氧氣的體積分數(shù)是：$\frac{80.0mL-54.5mL}{126.0mL}$×100%=20.2%，
故填：20.2%．
（2）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改進后集氣瓶中的氧氣反應(yīng)更徹底．
故填：改進后集氣瓶中的氧氣反應(yīng)更徹底．
【實驗改進2】
不可行，這是因為“暖寶寶”中除含有鐵粉外，還含有活性炭、水、氯化鈉等物質(zhì)，鐵粉不一定能夠燃燒，即使能夠燃燒，其中的活性炭燃燒生成二氧化碳氣體，會影響實驗結(jié)果．
故填：不可行；“暖寶寶”中除含有鐵粉外，還含有活性炭、水、氯化鈉等物質(zhì)，鐵粉不一定能夠燃燒，即使能夠燃燒，其中的活性炭燃燒生成二氧化碳氣體，會影響實驗結(jié)果．

點評 實驗現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實質(zhì)奠定基礎(chǔ)．