12.某化學(xué)興趣小組對“暖寶寶”的成分進(jìn)行探究,并利用發(fā)熱原理測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?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(dá)式是:
Fe+O
2+H
2O→Fe(OH)
2,該過程放熱.
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
驗(yàn)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(shí)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?yàn)殍F粉與空氣接觸面積很大.
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(dá)式為3Fe+2O
2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe
3O
4.
【實(shí)驗(yàn)回顧】
圖1是實(shí)驗(yàn)室用紅磷燃燒來粗略測定空氣中氧氣含量的裝置.
實(shí)驗(yàn)原理:由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣,使瓶內(nèi)氣壓減小,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)量筒中測出進(jìn)入瓶中的水的體積,粗略測得空氣中氧氣的含量.
【問題提出】
有實(shí)驗(yàn)資料表明:燃燒過程中當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)低于7% 時(shí),紅磷就無法繼續(xù)燃燒,因此通過上述實(shí)驗(yàn),測置結(jié)果與理論值誤差較大.
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1】
圖2是鐵在空氣中反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置(該裝置中飽和食鹽水、活性炭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.
測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表:
測量項(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 | 氧氣瓶(扣除內(nèi)容物)和導(dǎo)管的容積 |
體積/mL | 80.0 | 54.5 | 126.0 |
【表達(dá)與交流】
(1)根據(jù)表內(nèi)數(shù)據(jù)計(jì)算,實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后測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%).
(2)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)確度更髙的原因是改進(jìn)后的反應(yīng)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;
【反思評價(jià)】該改進(jìn)裝置存在不足會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,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.
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)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(jìn)行氧氣含量的測定,你認(rèn)為是否可行,并說明理由不可行,“暖寶寶”中的活性炭燃燒消耗氧氣的同時(shí),生成了二氧化碳?xì)怏w,從而影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果.