Question

【题目】二百多年前，法国化学家拉瓦锡用图1装置定量的研究了空气的成分。仿照这个历史上著名实验的原理，用图2所示装置来测定空气中氧气的含量。

（实验回顾）图2是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。写出红磷燃烧的符号表达式_____。

（分析讨论）用红磷燃烧的方法测出的氧气含量总是低于21%，有没有其他物质可以代替红磷进行实验而使实验结果更准确呢？

（实验改进1）同学们用蜡烛代替红磷测定空气中氧气的含量，发现蜡烛很快熄灭，回流到集气瓶中的水远远小于瓶中气体体积的1/5。是什么原因所致呢？

（猜想与假设）猜想①：蜡烛燃烧产生CO2气体；猜想②：_____。

（实验验证）将蜡烛点燃后用氧气传感器定量测定瓶中的氧气含量，数据如图3。

（得出结论）空气中氧气体积分数降低了_____%。

（查阅资料）在老师的指导下，同学们查阅了红磷、白磷、蜡烛等可燃物燃烧所需要的最低含氧量以及其他信息如下：

资料1：

可燃物名称	红磷	白磷	蜡烛
最低含氧量/%	8.0	4.0	16.0

甲、乙、丙三个小组分别用过量红磷、白磷、蜡烛进行该实验，用测氧气浓度的传感器测得反应后的氧气浓度分别为8.85%、3.21%、16.7%，数据与表中的理论值基本一致。其中蜡烛燃烧后用测一氧化碳浓度传感器测算一氧化碳浓度约为2%。

资料2：二氧化碳因与氢氧化钠溶液发生化学反应，实验室常用氢氧化钠溶液来吸收二氧化碳。

资料3：蜡烛或者木炭在密闭的集气瓶中燃烧，氧气浓度不断变小的同时，会有一氧化碳气体生成。常温下一氧化碳难溶于水，且不与氢氧化钠溶液反应。

（交流与讨论）根据以上信息回答下列问题：

①白磷和红磷相比，使用白磷能使结果更准确，其原因是_____。

②有同学提议选用木炭替代红磷做实验，在集气瓶底部预先放少量氢氧化钠溶液吸收生成的二氧化碳气体，小华觉得不可行，其主要原因是_____。

（实验改进2）食品脱氧剂（以铁粉为主的物质组成）能通过化学反应除去密闭包装袋中的氧气，使食品处于无氧状态。同学们尝试用图4装置进行实验来测定空气中氧气的含量。

下表是实验过程中记录的有关数据：

实验所需的时间/min	0	5	10	30	35	45
量筒中液面的刻度/mL	50	35	27.5	19.7	19.7	19.7

①脱氧剂发生复杂的化学反应，首先是铁粉与氧气、水反应生成氢氧化亚铁固体，写出该反应的符号表达式_____。

<>②分析表中数据得知，至少经过_____分钟后，量筒中的液面不再下降。

③根据表中实验数据进行推算，广口瓶中氧气的体积分数约为_____(结果精确到0.1%)。

（实验拓展）铁在不同的条件下与氧气反应可生成不同种铁的氧化物， 58g四氧化三铁与多少克氧化铁（Fe2O3）中所含铁元素质量相等？_____（写出计算过程）

（实验评价）与燃烧红磷法相比，用脱氧剂测定空气中氧气含量的优点是_____。

Answer 1

【答案】P+O2P2O5 装置漏气（合理均可） 5.18 白磷消耗氧气更彻底 木炭在氧气浓度较低时会生成一氧化碳气体，一氧化碳难溶于水且不与氢氧化钠溶液反应 铁+氧气+水氢氧化亚铁 30 20.2% 60g（过程见解析） 氧气消耗更彻底，装置始终密闭，减少了误差，使测定结果更准确

【解析】

[实验回顾]
红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的符号表达式为：P+O2P2O5。

故填：P+O2P2O5。
[猜想与假设]
猜想①：蜡烛燃烧产生CO2气体；猜想②：装置漏气等。
故填：装置漏气（合理均可）。
[得出结论]
空气中氧气体积分数降低了：21%-15.82%=5.18%。
故填：5.18。
[交流与讨论]
①白磷和红磷相比，使用白磷能使结果更准确，其原因是白磷消耗氧气更彻底。
故填：白磷消耗氧气更彻底。
②小华觉得不可行，其主要原因是木炭在氧气浓度较低时会生成一氧化碳气体，一氧化碳难溶于水且不与氢氧化钠溶液反应。
故填：木炭在氧气浓度较低时会生成一氧化碳气体，一氧化碳难溶于水且不与氢氧化钠溶液反应。
[实验改进2]
①脱氧剂发生复杂的化学反应，首先是铁粉与氧气、水反应生成氢氧化亚铁固体，该反应的文字表达式为：铁+氧气+水氢氧化亚铁。
故填：铁+氧气+水氢氧化亚铁。
②分析表中数据得知，至少经过30分钟后，量筒中的液面不再下降。
故填：30。
③根据表中实验数据进行推算，广口瓶中氧气的体积分数约为：

；
故填：20.2%。
[实验拓展]
设58g四氧化三铁与质量为x的氧化铁（Fe2O3）中所含铁元素质量相等，
根据题意有：，解得x=60g，
答：58g四氧化三铁与60g氧化铁（Fe2O3）中所含铁元素质量相等。
[实验评价]
与燃烧红磷法相比，用脱氧剂测定空气中氧气含量的优点是：氧气消耗更彻底，装置始终密闭，减少了误差，使测定结果更准确。
故填：氧气消耗更彻底，装置始终密闭，减少了误差，使测定结果更准确。