Question

4．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．
【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的含量．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+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₂．
（2）根据表中数据，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氧气完全反应；
②避免了燃烧匙伸入集气瓶中时导致的空气外逸．

Answer 1

分析 红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷；
根据表中提供的数据可以计算空气中氧气的含量；
根据反应物、生成物、反应条件及其质量守恒定律可以书写反应的化学方程式；
不同的实验装置，优缺点不同．

解答 解：【实验回顾】
（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
故填：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内压强减小，烧杯中水倒吸到集气瓶．若装置的气密性良好，操作规范，用量筒测量进入瓶中水的体积，能粗略测得空气中氧气的含量．
故填：压强．
【交流表达】
（1）铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe（OH）₂]，该反应的化学方程式为：2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₂．
故填：2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₂．
（2）改进实验后测得的空气中氧气的体积分数为：$\frac{80.0mL-54.5mL}{126.0mL}$×100%=20.2%，
故填：20.2%．
（3）从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者精确度更高的原因是：氧气完全反应，避免了燃烧匙伸入集气瓶中时导致的空气外逸．
故填：氧气完全反应；避免了燃烧匙伸入集气瓶中时导致的空气外逸．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．