题目内容
11．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）写出红磷燃烧的化学方程式4P+5O2 $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5．
（2）实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内气压减小，量筒中水倒吸到集气瓶．若装置的气密性良好，操作规范，测量进入瓶中水的体积，能粗略测得空气中氧气的含量．
【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，测置结果与理论值误差较大．
【实验改进】根据铁在空气中生锈的原理设计如图2实验装置，再次测定空气中氧气含量．（装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈）．测得实验数据如表：
| 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（扣除肉容物）和导管的容积 | |
| 体积/mL | 80.0 | 54.5 | 126.0 |
（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[Fe（OH）2]，写出该反应的化学方程式2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2．
（2）根据数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是20.2%（计算结果精确到0.1%）．
（3）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：①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；②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：（1）磷燃烧生成五氧化二磷，故填：4P+5O2 $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5；
（2）红磷燃烧消耗氧气，使瓶内的气压变小，水倒吸，故填：气压；
实验改进：（1）铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe（OH）2]，故填：2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2；
（2）根据反应前后烧杯内水的体积变化可以看出，消耗的氧气的体积是：80mL-54.5mL=25.5mL，故氧气的体积分数为：$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%=20.2%，故填：20.2%；
（3）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，故填：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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【阅读与思考】
（1）在焊接不锈钢管道时，通常要使用氩气作保护气，这是因为氩气的化学性质稳定．
（2）金属在海水中易生锈腐蚀．造船工业为了避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌另外一种金属．利用该金属与铁的活动性的不同，保护铁不易被腐蚀．
【研究课题1】
一般情况下，两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时，哪种金属先被腐蚀呢？
【实验设计1】将打磨后的金属片进行如图一所示的实验，放置一段时间后将观察到的现象及分析填入下表：
【得出结论】一般情况下，两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活动性较强（填“强”或“弱”）的金属首先被腐蚀．
【知识应用】造船工业为避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌的金属是D（填编号）
A．银块 B．铜块 C．锡块 D．锌块
（3）LNG船还使用了大量的锌铜合金．
【研究课题2】测定锌铜合金中锌、铜的质量分数
【实验设计2】进行如图二所示的实验．
①实验前，将已经打磨过的块状锌铜合金加工成碎屑其目的是：增大和稀硫酸的接触面积，加快反应速度．
②实验操作步骤：检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，再次检查装置的气密性，记录量气管的液面位置为5mL，由A向B滴加足量试剂，待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录量气管的液面位置为85mL；将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，用电子天平称其质量为0.416克．
【数据处理】该实验条件下，氢气的密度是0.09g•L-1．根据上述的数据计算锌铜合金中铜的质量分数．（请写出计算过程）
【误差分析】如果操作规范，计算正确，但通过本方案测出的铜的质量分数计算值总是低于真实值，其主要原因是：①加入的稀硫酸占有一定的体积；②有一部分氢气留在试管和导管中．
【阅读与思考】
（1）在焊接不锈钢管道时，通常要使用氩气作保护气，这是因为氩气的化学性质稳定．
（2）金属在海水中易生锈腐蚀．造船工业为了避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌另外一种金属．利用该金属与铁的活动性的不同，保护铁不易被腐蚀．
【研究课题1】
一般情况下，两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时，哪种金属先被腐蚀呢？
【实验设计1】将打磨后的金属片进行如图一所示的实验，放置一段时间后将观察到的现象及分析填入下表：
| 现象 | 分析 |
| 甲中：铝片表面出现灰白色物质，铁片表面几乎没有明显现象 | 铝与铁在潮湿的环境中接触，铝首先被腐蚀． |
| 乙中：铁片表面出现红棕色固体，铜片表面几乎没有明显现象 | 铁与铜在潮湿的环境中接触，铁首先被腐蚀． |
【知识应用】造船工业为避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌的金属是D（填编号）
A．银块 B．铜块 C．锡块 D．锌块
（3）LNG船还使用了大量的锌铜合金．
【研究课题2】测定锌铜合金中锌、铜的质量分数
【实验设计2】进行如图二所示的实验．
①实验前，将已经打磨过的块状锌铜合金加工成碎屑其目的是：增大和稀硫酸的接触面积，加快反应速度．
②实验操作步骤：检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，再次检查装置的气密性，记录量气管的液面位置为5mL，由A向B滴加足量试剂，待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录量气管的液面位置为85mL；将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，用电子天平称其质量为0.416克．
【数据处理】该实验条件下，氢气的密度是0.09g•L-1．根据上述的数据计算锌铜合金中铜的质量分数．（请写出计算过程）
【误差分析】如果操作规范，计算正确，但通过本方案测出的铜的质量分数计算值总是低于真实值，其主要原因是：①加入的稀硫酸占有一定的体积；②有一部分氢气留在试管和导管中．
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