题目内容

1.用来测定空气成分的方法很多.如图1所示的是小芳同学用红磷在空气中燃烧的测定方法.实验过程是:
第一步:将集气瓶容积划分为五等份,并做好标记.
第二步:点燃燃烧匙内的红磷,伸入集气瓶中并把塞子塞紧.
第三步:待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹,发现水被吸 入集气瓶中,进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的1/5.
请回答下列问题:
(1)上面的实验同时证明了氮气有不支持燃烧的化学性质. (答一点即可)
(2)实验完毕,若进入集气瓶中水的体积不到总容积的$\frac{1}{5}$,你认为导致这一结果的原因可能是红磷不足:装置漏气. (答两点即可)
【问题提出】有实验资料表明:此实验因为设计缺陷,在操作规范的情况下也常常测出氧气的含量会大于1/5
(3)小包同学设想用其他物质代替红磷进行实验(装置不变),则下列因素不会影响实验结果的是(填字母标号):C
A.替代物能否和氧气反应    B.替代物的用量
C.替代物能否溶于水        D.生成物的状态
【实验改进】
Ⅰ.根据铁在空气中生锈的原理设计图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.测定实验数据如表4
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
表4
【交流表达】
(4)铁生锈过程发生复杂的化学反应,首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化铁[Fe(OH)2],写出该反应的化学方程式2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2.
(5)根据表4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%).
(6)从实验原理角度分析,改进后的实验结果比前者准确度更高的原因是: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;(写一点)

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.$\frac{25.5mL}{126mL}$

解答 解:(1)由剩余红磷不在燃烧知氮气不支持燃烧;
(2)可能的原因有红磷不足、装置漏气或未等装置冷却;
(3)我们探讨的是替代物与氧气反应生成物的水溶性,故填:C;
实验改进:(4)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;
(5)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%
(6)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.
故答案为:(1)不支持燃烧;(2)红磷不足、装置漏气;(3)C;(4)2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2;(5)20.2%;(6)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.

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.

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