Question

12．空气中氧气含量测定的再认识．

【实验回顾】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）写出红磷燃烧的文字或符号表达式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也能消耗空气中的氧气的原理设计图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[Fe（OH）₂]，写出该反应的文字或符号表达式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%）．
③从实验原理角度分析，改进后实验结果比前者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为彻底，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 （1）根据红磷燃烧生成五氧化二磷，写出反应的化学方程式解答；
（2）根据磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，使瓶中气压减小，会产生水倒吸的现象解答；
（3）根据铁生锈的知识进行分析解答即可．

解答 解：
（1）磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，用观察法配平即可；故答案为：4P+5O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内气压减小，烧杯中水倒吸入集气瓶中，若装置的气密性良好，操作规范，用量筒测量出进入瓶中水的体积，就能粗略测得空气中氧气的含量．
实验改进：（1）铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe（OH）₂]，故填：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（2）根据反应前后烧杯内水的体积变化可以看出，消耗的氧气的体积是：80-54.5=25.5mL，故氧气的体积分数为：$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%≈20.2%，故填：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，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．
答案：
（1）4P+5O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）气压；
实验改进：（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为彻底，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．