题目内容

5．空气中氧气含量测定的再认识．
【实验回顾】如图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．
①用弹簧夹夹紧橡皮管．
②点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中并塞紧塞子．
③待装置冷却后打开弹簧夹．
④观察并记录水面的变化情况．
【实验反思】多次实验，反向集气瓶内上升的水的体积始终小于瓶内原空气体积的$\frac{1}{5}$．

【实验改进1】
I．根据铁在空气中生锈的原理（铁与氧气和水发生反应生成铁锈）设计图2实验装置，再次测定空气中氧气含量．装置中的食盐水和活性炭会加速铁生锈．
II．测得实验数据如下表
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/mL80.054.5126.0
【交流表达】
（1）铁生锈过程发生复杂的化学反应，首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁，写出该反应的化学方程式2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2，基本反应类型是化合反应．
（2）根据表数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是20.2%．（消耗的水的体积忽略不计，计算结果保留一位小数）．
【猜想与假设】根据铁生锈的原理，某同学对最终生成的铁锈的好主意成分作出猜想：（Ⅰ）氧化铁（Ⅱ）碳酸铁，你认为猜想（Ⅱ）（填序号）一定是错误的，理由是化学反应前后元素种类不变．
【实验改进2】实验如图3装置进行实验．实验前应先进行的操作是检查装置的气密性．
【实验过程】步骤1：在注射器放入装有足量铁粉、活性炭粉的浸有食盐水的纸袋，封闭．
步骤2：打开弹簧夹，将活塞向右拉至一定距离，关闭弹簧夹．
步骤3：不断轻轻晃动注射器，至活塞位置不再发生变化．
【数据处理】实验中需要记录的数据是注射器中原来的空气体积，反应后剩余气体的体积．
计算得出氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$．
【实验评价】与燃烧红磷法相比，用改进实验测定空气中氧气含量的优点是铁的缓慢氧化使集气瓶中的氧气消耗更为彻底，使实验结果更准确；测量时考虑到导管容积和扣除内容物后的集气瓶容积，使实验结果更准确．

分析 根据已有的空气中氧气含量的测定原理进行分析解答，磷燃烧生成五氧化二磷；气体被消耗，压强变小，故会产生水倒吸的现象；根据铁生锈的知识进行分析解答即可．

解答 解：【实验回顾】等待实验装置温度冷却至室温后，再打开弹簧夹，故填：待装置冷却后打开弹簧夹．
【交流表达】
（1）铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe（OH）2]，该反应的化学方程式为：2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2；基本反应类型是化合反应；
根据反应前后烧杯内水的体积变化可以看出，消耗的氧气的体积是：80-54.5=25.5mL，故氧气的体积分数为$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%≈20.2%，故填：20.2%；
【猜想与假设】根据质量守恒定律可知，反应前后元素的种类不变，反应物中没有碳元素，所以不能可能是碳酸铁．
故填：（Ⅱ）；化学反应前后元素种类不变．
【实验改进2】对于有气体参与或生成的反应，实验前一定要检查装置的气密性，故填：检查装置的气密性．
【数据处理】要用此方法来测定空气中氧气的含量，就需要记录反应前后注射器内气体的体积，故填：注射器中原来的空气体积，反应后剩余气体的体积．
【实验评价】使用铁的缓慢氧化消耗氧气，使氧气消耗的更为彻底，实验结果更准确，测量时考虑导管容积和扣除内容物后的集气瓶的体积，使实验结果更为准确．
答案：
【实验回顾】待装置冷却后打开弹簧夹；
【交流表达】（1）2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2；化合反应；
（2）20.2%；
【猜想与假设】（Ⅱ）；化学反应前后元素种类不变．
【实验改进2】检查装置的气密性；
【数据处理】注射器中原来的空气体积，反应后剩余气体的体积．
【实验评价】铁的缓慢氧化使集气瓶中的氧气消耗更为彻底，使实验结果更准确；测量时考虑到导管容积和扣除内容物后的集气瓶容积，使实验结果更准确．

点评 本题考查的是氧气的含量的测定以及实验装置的改进，完成此题，可以依据已有的知识进行．

练习册系列答案
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