Question

20．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，烧杯中水倒吸到集气瓶．若装置的气密性良好，操作规范，用量筒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】
Ⅰ．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．
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/mL	80.0	54.5	126.0

【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[Fe（OH）₂]，写出该反应的化学方程式2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂．
（2）根据如表数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是20.2%（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（用红磷燃烧来测定空气中氧气含量）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．

Answer 1

分析 红磷在空气中能够剧烈燃烧，产生大量白烟，放出热量，生成白色固体五氧化二磷；
根据提供的数据可以计算空气中氧气的体积分数；
不同的实验装置，优缺点不同．

解答 解：【实验回顾】（1）红磷燃烧空气中燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内压强减小，烧杯中水倒吸到集气瓶．若装置的气密性良好，操作规范，用量筒测量进入瓶中水的体积，能粗略测得空气中氧气的含量．
【交流表达】
（1）铁与水和氧气反应生成氢氧化亚铁，反应的化学方程式为2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（2）改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是：$\frac{80.0mL-54.5mL}{126.0mL}$×100%=20.2%．
（3）从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者准确度更髙的原因是：能够把氧气完全消耗；测量时考虑到导管容积和扣除内容物后的集气瓶容积，使实验结果更准确．
故答案为：【实验回顾】（1）4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；    
（2）气压；
【交流表达】（1）2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（2）20.2%
（3）①铁的缓慢氧化使集气瓶中的氧气消耗更彻底，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．

点评 实验现象是物质之间相互作用的外在表现，因此要学会设计实验、观察实验、分析实验，为揭示物质之间相互作用的实质奠定基础．