题目内容

【题目】如图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)写出红磷燃烧的文字表达式:__________________________________。

(2)实验原理:由于红磷燃烧消耗空气中的氧气,使瓶内________减小,烧杯中的水倒吸到集气瓶。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,测量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所示实验装置,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.测得实验数据如下表:

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。写出该反应的文字表达式:______________________________________________。

(2)根据表格数据计算,改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是___ (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高的原因是:

①________________________________________________________________________;

②________________________________________________________________________。

【答案】 磷+氧气五氧化二磷 气压 铁+水+氧气―→氢氧化亚铁 20.2% 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 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

【解析】(1)根据磷燃烧生成五氧化二磷,可知反应物、生成物,反应条件,故其文字表达式为磷+氧气五氧化二磷;

(2)红磷燃烧消耗氧气,使瓶内的气压变小,水倒吸;

实验改进:(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,故其文字表达式为:铁+水+氧气→氢氧化亚铁;

(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:80.0mL-54.5mL=25.5mL,故氧气的体积分数为×100%=20.2%;

(3)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。

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