题目内容

20．空气中氧气含量测定的再认识．
【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．写出红磷燃烧的化学方程式4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5．
步骤如下：
①用弹簧夹夹紧橡皮管．
②点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中并塞紧塞子．
③待装置冷却后打开弹簧夹．
④观察并记录水面的变化情况．
【实验反思】多次实验，发现集气瓶内上升的水的体积始终小于瓶内原空气体积的1/5．
【实验改进1】
Ⅰ．根据铁在空气中生锈的原理（铁与氧气和水发生反应生成铁锈）设计如图2实验装置，再次测定空气中氧气含量．装置中的食盐水和活性炭会加速铁生锈．
Ⅱ．测得实验数据如表
测量项目实验前实验后
烧杯中水的体积烧杯中剩余水的体积集气瓶（扣除内容物）和导管的容积
体积/mL80.054.5126.0
【交流表达】（1）铁生锈过程发生复杂的化学反应，首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁，写出该反应的化学方程式2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2．
（2）根据表中数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是20.2%．（消耗的水的体积忽略不计，计算结果保留一位小数）．
【猜想与假设】根据铁生锈的原理，某同学对最终生成的铁锈的主要成分作出猜想：
（Ⅰ）氧化铁（Ⅱ）碳酸铁，你认为猜想（Ⅱ）（填序号）一定是错误的，理由是化学反应前后元素种类不变．
实验改进2】
使用图3装置进行实验．实验前应先进行的操作
是检查装置的气密性．
【实验过程】步骤1：在注射器中放入装有足量铁粉、活性炭粉的浸有食盐水的纸袋，封闭．
步骤2：打开弹簧夹，将活塞向右拉至一定距离，关闭弹簧夹．
步骤3：不断轻轻晃动注射器，至活塞位置不再发生变化．
数据处理】实验中需要记录的数据是注射器中原来的空气体积，反应后剩余气体的体积．
计算得出氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$．
【计算】铁的氧化物有多种，116g四氧化三铁与多少g氧化亚铁（FeO）中所含的氧元素质量相等．（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．根据氧化亚铁的化学式FeO及四氧化三铁的化学式Fe3O4，要使两物质中氧元素的质量相等，两物质的粒子个数比应为4：1，即两种物质的质量满足288：232的关系．

解答 解：【实验回顾】磷燃烧生成五氧化二磷，故填：4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5；
③等待实验装置温度冷却至室温后，再打开弹簧夹，故填：待装置冷却后打开弹簧夹．
【实验改进1】铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe（OH）2]，故填：2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2；
根据反应前后烧杯内水的体积变化可以看出，消耗的氧气的体积是：80-54.5=25.5mL，故氧气的体积分数为$\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．
【计算】设FeO的质量为x
4FeO～Fe3O4
288   232
x    116g
$\frac{288}{232}=\frac{x}{116g}$
x=144g
【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，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
相关题目
10．下列实验操作正确的是（　　）
A．
  点燃酒精灯		B．
   滴加水		C．
      加热液体		D．
     读取液体体积
11．下列基本实验操作正确的是（　　）
A．B．C．D．
8．下列装置图用于实验室制取和收集氧气，并验证氧气的性质．请回答问题：

（1）图中仪器①的名称是酒精灯．
（2）实验室利用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气，选择收集较为纯净氧气的装置为E，当观察到集气瓶口有气泡冒出，说明集气瓶中已收集满氧气．
（3）用高锰酸钾制取氧气的化学表达式（用化学式表示）为2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑，选用的发生装置还缺少的一种实验器材是试管口需要放一团棉花．
（4）若用装置F做细铁丝在氧气中燃烧实验，没有预先放入少量水或细沙，这样做所造成的不良后果是瓶底炸裂．
（5）实验室里常用块状的石灰石固体和稀盐酸在常温下反应制取二氧化碳，已知二氧化碳的密度比空气要大，且能溶于水，则制取二氧化碳的发生装置为B，收集装置为C（填序号）．
15．下列实验操作的图示正确的是（　　）
A．
塞紧橡皮塞		B．
闻气体气味
C．
铁丝在氧气中燃烧		D．
熄灭酒精灯
5．下列关于分子和原子的解释，不正确的是（　　）
A．1滴水中含有1.67×1021个水分子，说明分子很小
B．水结冰后，水分子停止运动
C．夏天温度计示数上升，说明温度升高汞原子之间间隔变大
D．氧气和臭氧的性质不同，因为分子的结构不同
12．下列有关说法正确的组合为（　　）
①可以用肥皂水区别软水和硬水；
②为了保护水资源，应禁止使用化肥和农药；
③可以用带火星的木条区别空气和氧气；
④呼出气体中含量最多的气体是二氧化碳；
⑤稀有气体可以用作电光源；
⑥可燃性气体点燃之前，应该检验气体的纯度．
A．①②④⑥B．①③④⑥C．①③⑤⑥D．③④⑤⑥
9．下列关于物质的俗名、性质或主要成分说法错误的是（　　）
A．硫酸铜晶体俗称胆矾或蓝矾
B．大理石和石灰石的主要成分都是碳酸钙
C．石蜡是一种蓝色的固体
D．蜡烛是由石蜡和棉线烛芯组成的
10．下列应用及相应原理（用化学方程式表示）都正确的是（　　）
A．检验二氧化碳   2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O
B．验证铜的活动性比银强：Cu+AgNO3=CuNO3+Ag
C．医疗上用氢氧化镁中和过多的胃酸 Mg（OH）2+H2SO4═MgSO4+2H2O
D．用赤铁矿高炉炼铁3CO+Fe2O3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe+3CO2

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