Question

20．空气中氧气含量测定的再认识．
【经典赏析】教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图1）．该实验中选择使用汞的优点有BCD．
A．实验过程中没有污染           B．能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽
C．在汞槽中起到液封作用         D．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气

【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图2），写出红磷燃烧的化学方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于21%．
【提出问题】用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？
【进行猜想】（1）装置漏气；（2）红磷不足，装置内氧气有剩余；（3）…
【实验与交流】在老师的指导下，小明分别用过量的红磷和白磷进行该实验，用测氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气浓度分别为8.85%和3.21%．
【实验探究1】小明根据铁生锈的原理（铁能与空气中的氧气反应），探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量，于是进行了实验（装置如图3），通过7天测得的数据计算空气中氧气的含量为19.13%．

【交流与反思】与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点是：装置内残留的氧气更少；实验结果更准确缺点是反应所需时间太长．
【实验探究2】为了加快反应速率，小明通过查阅资料，利用铁粉、炭粉、氯化钠（NaCl）等物质又进行了实验（装置如图4），8分钟后测得的数据如表：

实验前的体积		实验后的体积
集气瓶内空气	烧杯内蒸馏水	烧杯内剩余蒸馏水
130mL	90.0mL	63.6mL

请计算出空气中氧气含量20.2%（计算结果保留一位小数）．
【结论与反思】通过上述实验探究，选择铁粉、炭粉、氯化钠（NaCl）进行实验，可较为快速地完成实验并减小实验误差．

Answer 1

分析 【经典赏析】根据使用汞的优点进行分析解答；
【实验回顾】根据磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷解答；
【进行猜想】根据本探究实验一般要注意以下几点：①装置的气密性好；②所用药品红磷的量，必须是足量；③读数时一定要冷却到原温度；④生成物的状态一般要求是固态等．
【交流与反思】根据用铁丝生锈的方法测定的主要优点装置内残留的氧气更少，实验结果更准确解答；
【实验探究2】根据烧杯内蒸馏水减少的体积为氧气的体积解答；

解答 解：
【经典赏析】
教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图1）．该实验中选择使用汞的优点有在汞槽中起到液封作用；生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气；能将密闭装置内空气中的氧气集合耗尽，故选BCD；
【实验回顾】磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
【进行猜想】实验中所取的红磷不足（或实验前没有夹弹簧夹、实验装置可能未冷却就打开弹簧夹等）；
【交流与反思】铁丝在水、氧气的条件下很容易生锈，与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点及原因：装置内残留的氧气更少，实验结果更准确；
【实验探究2】
烧杯内蒸馏水减少的体积为氧气的体积=90mL-63.6mL=26.4mL
空气中氧气含量=$\frac{26.4mL}{130mL}$×100%≈20.2%
答案：
【经典赏析】BCD．
【实验回顾】4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
【进行猜想】红磷不足；
【交流与反思】装置内残留的氧气更少，实验结果更准确；
【实验探究2】20.2%；

点评 本考点是用红磷测定氧气在空气中的体积分数，属于实验方法和过程的探究．这类探究实验要具体问题具体分析，根据设计的步骤中不同的现象去思考、去探究，从而回答题目给出的问题．本考点主要出现在填空题和实验题中．