图1甲所示为测定空气中氧气含量的装置及药品．(1)市场销售“暖宝宝中发热剂的主要成分是:铁粉.炭粉.水和食盐等.反应原理可以简化为铁生锈．发热剂在密封的塑料包装袋内并未发热.原因是铁生锈需要消耗氧气.密封的塑料包装袋中没有氧气．小明用配制的发热剂按图1乙装置实验.他不是将足量的发热剂堆在瓶底.而是将其涂抹在广口瓶内壁的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

12．图1甲所示为测定空气中氧气含量的装置及药品．

（1）市场销售“暖宝宝”中发热剂的主要成分是：铁粉、炭粉、水和食盐等，反应原理可以简化为铁生锈．发热剂在密封的塑料包装袋内并未发热，原因是铁生锈需要消耗氧气，密封的塑料包装袋中没有氧气．小明用配制的发热剂按图1乙装置实验，他不是将足量的发热剂堆在瓶底，而是将其涂抹在广口瓶内壁的四周，这样做的目的是增加与装置内氧气的接触面积，加快反应速率，也使氧气反应更彻底，结果更准确．
（2）小红在实验中思考，能否用其它的物质代替红磷完成实验．她进行了下列探究．
【查阅资料】①二氧化碳极易与氢氧化钠溶液发生反应，生成碳酸钠和水；②在规定的条件下，物质在氧气、氮气混合气流中，维持稳定燃烧所需的最低氧气浓度（以氧气所占的体积百分数表示）叫氧指数．氧指数高表示材料不易燃，氧指数低表示材料容易燃烧．一般认为：氧指数＜27%属易燃材料，27%≤氧指数＜32%属可燃材料，氧指数≥32%属难燃材料．
下面是一些常见物质氧指数．

可燃物	红磷	木炭	硫	蜡烛	铁丝
氧指数	0.5%	4%	4.5%	15%	60%

①写出铁在氧气中燃烧的文字（或符号）表达式铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁或者3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
②由上表可知红磷是易燃材料，铁是难燃材料（填“易燃”“可燃”或“难燃”）．实验甲中不能（填“能”或“不能”）用铁丝代替红磷．
③在测定空气中氧气含量的实验中，我们通常选择红磷燃烧而不选择木炭或硫的主要原因是空气中氧气含量测定需要选择本身在空气能够只和氧气反应，本身不是气体且对应的生成物也不是气体，木炭和硫对应的生成物都是气体．
④如果一定要用木炭代替红磷做这个实验，只要对实验稍作改进即可，需要对实验改进的是将烧杯中的水换成氢氧化钠溶液．
⑤既使这样改进后，根据上表数据可知：仍然没有用红磷燃烧好，原因是：木炭燃烧需要的最低氧气浓度比红磷的高，也就是充分反应后残留的氧气依旧高于红磷．
⑥蜡烛（足量）在如图2装有空气的密闭的集气瓶内燃烧至熄灭，下列判断错误的是ABCD．
A．蜡烛燃烧前瓶内只有氧气
B．蜡烛熄灭后，集气瓶内已无氧气
C．反应过程中瓶内物质发生了化合反应
D．蜡烛熄灭后瓶内只剩二氧化碳气体
（3）已知碳充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧产生一氧化碳．现有m克碳和n克氧气的混合物，在密闭容器中持续加热至反应停止．反应后经测定瓶中为二氧化碳和一氧化碳的混合气体，则m/n的比值范围为$\frac{3}{8}$∽$\frac{3}{4}$（只要求写结果）．

分析（1）暖宝宝在使用的时候是打开外层的塑料包装袋后才能发热的，说明在没打开前内部是没有氧气的，也就是不会生锈发热．由于反应物直接接触面积越大，反应越快，所以采取涂在瓶壁上增大接触面积，从而加快反应速率也能使装置的氧气反应更充分．
（2）根据表格和给出的信息进行分析解答，书写对应的化学方程式等；
蜡烛（足量）在如图2装有空气的密闭的集气瓶内燃烧至熄灭，反应前装置内是空气，蜡烛熄灭后根据（2）表格可知氧气的最低浓度还在15%这个信息进行分析解答；
（3）根据木炭充分燃烧和不充分燃烧两种情况计算确定．

解答解：
（1）市场销售“暖宝宝”中发热剂的主要成分是：铁粉、炭粉、水和食盐等，反应原理可以简化为铁生锈．发热剂在密封的塑料包装袋内并未发热，而暖宝宝在使用中打开塑料包装袋才能发挥作用可知，铁生锈需要消耗氧气，密封的塑料包装袋中没有氧气．小明用配制的发热剂按图1乙装置实验，他不是将足量的发热剂堆在瓶底，而是将其涂抹在广口瓶内壁的四周，由于反应速率与反应物直接的接触面积有关，而涂抹在瓶壁上增大了发热剂与氧气的接触面积，会加快反应，也能使装置内的氧气反应更充分．故填：增加与装置内氧气的接触面积，加快反应速率，也使氧气反应更彻底，结果更准确．
（2）

可燃物	红磷	木炭	硫	蜡烛	铁丝
氧指数	0.5%	4%	4.5%	15%	60%

所谓氧指数，是该物质在空气中燃烧需要的最低氧气的浓度，也就是在该浓度及以下，对应物质的燃烧中止．所以可以看出当物质熄灭时不是没有氧气了，而是里面的氧气浓度低到不足以继续支持该物质的燃烧了．
①铁在氧气中燃烧，是铁和氧气在点燃的条件下生成四氧化三铁，对应的文字（或符号）表达式为：铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁或者3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
②由上表和给出的信息可知：红磷是易燃材料，铁是难燃材料．由于铁丝属于难燃物质，所以在空气中不能燃烧，因此实验甲中不能用铁丝代替红磷．
③在测定空气中氧气含量的实验中，我们通常选择红磷燃烧而不选择木炭或硫的主要原因是空气中氧气含量测定需要选择本身在空气能够只和氧气反应，本身不是气体且对应的生成物也不是气体，木炭和硫对应的生成物都是气体．
④如果一定要用木炭代替红磷做这个实验，只要对实验稍作改进即可，需要对实验改进的是将烧杯中的水换成氢氧化钠溶液（这是建立在假设只生成二氧化碳的基础上的，所以即使改进也无法得到准确的结论，因为氧气浓度较低时还会生成一氧化碳，而一氧化碳不和氢氧化钠反应）．
⑤既使这样改进后，根据上表数据可知：仍然没有用红磷燃烧好，原因是：木炭燃烧需要的最低氧气浓度比红磷的高，也就是充分反应后残留的氧气依旧高于红磷．
⑥蜡烛（足量）在如图2装有空气的密闭的集气瓶内燃烧至熄灭，而蜡烛熄灭时，根据（2）表格可知氧气的最低浓度还在15%．
A．蜡烛燃烧前瓶内是空气，而不只有氧气．错误
B．蜡烛熄灭后根据（2）表格可知氧气的最低浓度还在15%，所以还有氧气．错误；
C．反应过程中瓶内物质是蜡烛和氧气反应生成二氧化碳和水，不是化合反应．错误；
D．蜡烛熄灭后，根据（2）表格可知氧气的最低浓度还在15%瓶还有其他气体，所以不只剩二氧化碳气体．错误；
故选：ABCD．
（3）当碳充分燃烧生成二氧化碳时
C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂
12   32
3      8
2C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO
24   32
3     4
由于既有二氧化碳也有一氧化碳，所以m/n的比值范围为 $\frac{3}{8}$∽$\frac{3}{4}$．
故答案为：
（1）铁生锈需要消耗氧气，密封的塑料包装袋中没有氧气；增加与装置内氧气的接触面积，加快反应速率，也使氧气反应更彻底，结果更准确．
（2）
①铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁或者3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
②易燃；难燃；不能；
③空气中氧气含量测定需要选择本身在空气能够只和氧气反应，本身不是气体且对应的生成物也不是气体，木炭和硫对应的生成物都是气体．
④氢氧化钠溶液．
⑤炭燃烧需要的最低氧气浓度比红磷的高，也就是充分反应后残留的氧气依旧高于红磷．
⑥ABCD．
（3）$\frac{3}{8}$∽$\frac{3}{4}$．

点评根据信息结合原有只是进行分析可知，燃烧不仅需要氧气，不同物质对氧气的浓度要求也不相同．