题目内容

10.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)写出红磷燃烧的现象产生大量白烟;
(2)实验步骤:
①用止水夹夹紧橡皮管.
②点燃燃烧匙内的红磷,立即伸入瓶中并塞紧瓶塞.
③燃烧结束,等到冷却到室温再打开止水夹.
④观察并记录水面的变化情况.
多次实验发现,集气瓶内上升的水面始终小于瓶内原有空气体积的$\frac{1}{5}$.
【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/mL80.054.5126.0
【交流表达】
(1)铁生锈过程过程复杂的化学反应,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%(计算结果精确到0.1%);
【拓展研究】查阅资料得知,当空气中氧气的体积分数降至约为7%以下时,红磷不再燃烧,由此可知,燃烧红磷法测定结果不够准确的原因的是氧气含量太少时,可燃物无法燃烧;
【实验评价】与燃烧红磷法相比,铁生锈法测定空气中氧气含量的优点是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(写一点即可).

分析 (1)根据红磷燃烧的现象进行解答;
(2)根据测定空气中氧气含量的实验步骤分析解答;
【交流表达】
(1)根据铁生锈的知识进行分析解答即可;
(2)根据提供的数据可以计算空气中氧气的体积分数;
(3)根据可燃物燃烧的条件分析解答;
【实验评价】根据不同的实验装置,优缺点不同解答.

解答 解:
【实验回顾】(1)红磷燃烧产生大量白烟,放热;
(2)实验步骤:
①用止水夹夹紧橡皮管.
②点燃燃烧匙内的红磷,立即伸入瓶中并塞紧瓶塞.
③燃烧结束,等到冷却到室温再打开止水夹;
④观察并记录水面的变化情况.
【交流表达】(1)根据铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe(OH)2],可知反应物、生成物,故该反应的化学方程式为:2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2;
(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%;
(3)当空气中氧气的体积分数降至约为7%以下时,红磷不再燃烧,由此可知,燃烧红磷法测定结果不够准确的原因的是:氧气含量太少时,可燃物无法燃烧;
【实验评价】与燃烧红磷法相比,铁生锈法测定空气中氧气含量的优点是: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,装置气密性更好.
答案:
【实验回顾】
(1)产生大量白烟;
(2)燃烧结束,等到冷却到室温再打开止水夹;
【交流表达】
(1)2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2;
(2)20.2%;
(3)氧气含量太少时,可燃物无法燃烧;
【实验评价】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 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,请注意题目中要求写文字表达式.

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