题目内容

【题目】化学兴趣小组在老师的指导下,对测定空气中氧气的体积分数进行了进一步的实验探究。

(实验回顾)图1是实验室用燃磷法测定空气中氧气的体积分数的实验装置。

1)红磷燃烧冒出浓厚的_____,有关的化学方程式是_____

2)磷燃烧消耗氧气,并且生成固体,使得集气瓶内的_____减小,于是烧杯中的水倒吸入集气瓶里,以弥补_____的体积,从而粗略测出空气中氧气的体积分数。

3)燃烧结束后,当集气瓶_____时才能松开止水夹读数。

(问题提出)研究表明,磷燃烧过程中,当氧气的体积分数低于5.9%时燃烧就无法继续进行,因此通过图1装置测得的结果与理论值相差较大。

(实验改进)根据铁生锈的原理,同学们设计出如图2所示的装置,再次测定空气中氧气的体积分数。主要的实验步骤与过程如下:

1)用水量法测出集气瓶的容积约是320 mL,然后在量筒里装入100 mL水。

2)将4 g铁粉、5 g炭粉混合均匀,再滴入适量的食盐溶液,制成耗氧物,装入布袋。

3)按图2连好装置充分反应后,冷却到室温,打开止水夹可观察到_____;最终量筒中剩余水的体积是39 mL,从而测出空气中氧气的体积分数约是_____(计算结果请精确到0.1%)。

(师生交流)实验结束后,同学们又交流探讨了如下问题。

1)在耗氧过程中,食盐的作用是_____

2)铁在空气中生锈的过程比较复杂,首先是铁与氧气、水反应生成Fe(OH)2(此生成物的名称是_____),该反应的化学方程式为_____

3)下列是同学们对于用图2装置进行实验发表的观点,其中不正确的是_____(填字母)。

A 若考虑集气瓶里耗氧物等的体积、导管里空气的体积,实验结果会更准确

B 若将耗氧物均匀撒布在集气瓶内壁上,可以加快实验进程

C 若证明实验后的耗氧物中还有铁,只能用磁铁吸引

D 在实验过程中,耗氧物会缓慢放出热量

【答案】白烟 4P+5O22P2O5 压强 氧气 冷却到室温 水被吸入导管 19.1% 加快反应速率 氢氧化亚铁 2Fe+O2+2H2O=2FeOH2 C

【解析】

实验回顾:

1)红磷燃烧产生大量的白烟,生成五氧化二磷固体,化学方程式4P+5O22P2O5

2)磷燃烧消耗氧气,并且生成固体,使得集气瓶内的压强减小,于是烧杯中的水倒吸到集气瓶里,以弥补氧气的体积从而粗略测出空气中氧气的体积分数;

3)需要等到冷却至室温才能打开止水夹;
实验改进:

3)耗氧物消耗氧气,导致集气瓶内的压强变小,故打开止水夹会发现水被吸入导管,最终量筒中剩余水的体积是39mL,说明消耗的氧气的体积是:100mL-39mL=61mL,故氧气的体积分数为×100%≈19.1%

师生交流:

1)在耗氧过程中,食盐加速铁的锈蚀,从而加速反应;

2FeOH2是氢氧化亚铁,铁、氧气和水反应生成氢氧化亚铁,化学反应式为2Fe+O2+2H2O=2FeOH2

3A、若考虑集气瓶里耗氧物等的体积,导管里空气的体积,实验结果会更准确,不符合题意;

B、若将耗氧物均匀散布在集气瓶内壁上,可以增大反应物接触面积,可以加快实验进程,不符合题意;

C、若证明实验后的耗氧物中还有铁,不一定只用磁铁吸引,还可以加酸观察是否产生气体,符合题意;

D、在实验过程中,耗氧物会缓慢放出热量,不符合题意。故选C

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