Question

5．空氣中氧氣含量測定的再認識．
【實驗回顧】如圖1是實驗室用紅磷燃燒來粗略測定空氣中氧氣含量的裝置．
①用彈簧夾夾緊橡皮管．
②點燃燃燒匙內的紅磷，立即伸入瓶中并塞緊塞子．
③待裝置冷卻后打開彈簧夾．
④觀察并記錄水面的變化情況．
【實驗反思】多次實驗，反向集氣瓶內上升的水的體積始終小于瓶內原空氣體積的$\frac{1}{5}$．

【實驗改進1】
I．根據鐵在空氣中生銹的原理（鐵與氧氣和水發(fā)生反應生成鐵銹）設計圖2實驗裝置，再次測定空氣中氧氣含量．裝置中的食鹽水和活性炭會加速鐵生銹．
II．測得實驗數據如下表

測量項目	實驗前	實驗后
	燒杯中水的體積	燒杯中剩余水的體積	集氣瓶（扣除內容物）和導管的容積
體積/mL	80.0	54.5	126.0

【交流表達】
（1）鐵生銹過程發(fā)生復雜的化學反應，首先是鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵，寫出該反應的化學方程式2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂，基本反應類型是化合反應．
（2）根據表數據計算，改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分數是20.2%．（消耗的水的體積忽略不計，計算結果保留一位小數）．
【猜想與假設】根據鐵生銹的原理，某同學對最終生成的鐵銹的好主意成分作出猜想：（Ⅰ）氧化鐵（Ⅱ）碳酸鐵，你認為猜想（Ⅱ）（填序號）一定是錯誤的，理由是化學反應前后元素種類不變．
【實驗改進2】實驗如圖3裝置進行實驗．實驗前應先進行的操作是檢查裝置的氣密性．
【實驗過程】步驟1：在注射器放入裝有足量鐵粉、活性炭粉的浸有食鹽水的紙袋，封閉．
步驟2：打開彈簧夾，將活塞向右拉至一定距離，關閉彈簧夾．
步驟3：不斷輕輕晃動注射器，至活塞位置不再發(fā)生變化．
【數據處理】實驗中需要記錄的數據是注射器中原來的空氣體積，反應后剩余氣體的體積．
計算得出氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$．
【實驗評價】與燃燒紅磷法相比，用改進實驗測定空氣中氧氣含量的優(yōu)點是鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底，使實驗結果更準確；測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準確．

Answer 1

分析 根據已有的空氣中氧氣含量的測定原理進行分析解答，磷燃燒生成五氧化二磷；氣體被消耗，壓強變小，故會產生水倒吸的現(xiàn)象；根據鐵生銹的知識進行分析解答即可．

解答 解：【實驗回顧】等待實驗裝置溫度冷卻至室溫后，再打開彈簧夾，故填：待裝置冷卻后打開彈簧夾．
【交流表達】
（1）鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，該反應的化學方程式為：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；基本反應類型是化合反應；
根據反應前后燒杯內水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80-54.5=25.5mL，故氧氣的體積分數為$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%≈20.2%，故填：20.2%；
【猜想與假設】根據質量守恒定律可知，反應前后元素的種類不變，反應物中沒有碳元素，所以不能可能是碳酸鐵．
故填：（Ⅱ）；化學反應前后元素種類不變．
【實驗改進2】對于有氣體參與或生成的反應，實驗前一定要檢查裝置的氣密性，故填：檢查裝置的氣密性．
【數據處理】要用此方法來測定空氣中氧氣的含量，就需要記錄反應前后注射器內氣體的體積，故填：注射器中原來的空氣體積，反應后剩余氣體的體積．
【實驗評價】使用鐵的緩慢氧化消耗氧氣，使氧氣消耗的更為徹底，實驗結果更準確，測量時考慮導管容積和扣除內容物后的集氣瓶的體積，使實驗結果更為準確．
答案：
【實驗回顧】待裝置冷卻后打開彈簧夾；
【交流表達】（1）2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；化合反應；
（2）20.2%；
【猜想與假設】（Ⅱ）；化學反應前后元素種類不變．
【實驗改進2】檢查裝置的氣密性；
【數據處理】注射器中原來的空氣體積，反應后剩余氣體的體積．
【實驗評價】鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底，使實驗結果更準確；測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準確．

點評 本題考查的是氧氣的含量的測定以及實驗裝置的改進，完成此題，可以依據已有的知識進行．