Question

【题目】某化学兴趣小组对“暖宝宝”的成分进行探究，并利用其发热原理测定空气中氧气的体积分数。

（查阅资料）“暖宝宝”中含有铁粉、活性炭、水、氯化钠等物质。遇空气发生反应的表达式是：铁+氧气+水→氢氧化亚铁，该过程放热。

（进行实验）验证“暖宝宝”中含有铁粉。甲同学打开一袋“暖宝宝”，将其中粉末倒入烧杯中，用磁铁与之充分接触，发现有黑色粉末被吸引，证明“暖宝宝”中确实含有铁粉。

（现象与讨论）乙同学无意中将吸出的铁粉撒在了酒精灯火焰上，意外地发现铁粉燃烧，火星四射。该小组同学对此现象展开讨论：

①铁丝在空气中不能燃烧，铁粉在空气中能燃烧，这是因为_____。

②假设铁粉在空气中燃烧和铁丝在氧气中的燃烧产物相同，该反应的符号表达式为_____。

（实验回顾）

图1是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。

实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内_____减小，量筒中水倒吸到集气瓶。若装置的气密性良好，操作规范，可以根据量筒中水的变化，粗略测得空气中氧气的含量。写出红磷燃烧的符号表达式_____。

（问题提出）有实验资料表明：燃烧过程中当氧气体积分数低于7% 时，红磷就无法继续燃烧，因此通过上述实验，测定结果与理论值误差较大。

（实验改进1）图2是铁在空气中反应的实验装置（该装置中饱和食盐水、活性炭（主要成分为碳）会加速铁在氧气中反应的速度）。兴趣小组的同学利用该装置，再次测定空气中氧气含量。

（实验过程）测得实验数据见下表：

测量项目	实验前	实验后
	烧杯中水的体积	烧杯中剩余水的体积	集气瓶（扣除内容物）和导管的容积
体积/mL	80.0	54.5	126.0

（表达与交流）

（1）根据表内数据计算，实验改进后测得的空气中氧气的体积分数是_____（计算结果精确到0.1%）。

（2）从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者准确度更高的原因是_____；

（实验改进2）丁同学设想用图1装置，换用“暖宝宝”中的物质代替红磷将其燃烧，进行氧气含量的测定，你认为是否可行_____，说明理由_____。

Answer 1

【答案】铁粉能和氧气充分接触 3Fe+2O2Fe3O4 压强 4P+5O22P2O5 20.2% 改进后集气瓶中的氧气反应更彻底 不可行 “暖宝宝”中除含有铁粉外，还含有活性炭、水、氯化钠等物质，铁粉不一定能够燃烧，即使能够燃烧，其中的活性炭燃烧生成二氧化碳气体，会影响实验结果

【解析】

[现象与讨论]①铁丝在空气中不能燃烧，铁粉在空气中能燃烧，这是因为铁粉能和氧气充分接触；

②铁燃烧生成四氧化三铁，反应的化学方程式为：3Fe+2O2Fe3O4；

[实验回顾]实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内压强减小，量筒中水倒吸到集气瓶；红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：4P+5O22P2O5；

[表达与交流]（1）根据表内数据计算，测得的空气中氧气的体积分数是： ×100%＝20.2%；

（2）从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者准确度更髙的原因是改进后集气瓶中的氧气反应更彻底；

[实验改进2]不可行，这是因为“暖宝宝”中除含有铁粉外，还含有活性炭、水、氯化钠等物质，铁粉不一定能够燃烧，即使能够燃烧，其中的活性炭燃烧生成二氧化碳气体，会影响实验结果。