Question

9．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）寫出紅磷燃燒的文字表達式：紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（2）實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內氣壓減小，燒杯中水倒吸到集氣瓶．若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，用量筒測量進入瓶中水的體積，能粗略測得空氣中氧氣的含量．
【問題提出】有實驗資料表明：燃燒過程中當氧氣體積分數(shù)低于7%時，紅磷就無法繼續(xù)燃燒，因此通過上述實驗，測量結果與理論值誤差較大．
【實驗改進】
Ⅰ、根據(jù)鐵在空氣中生銹的原理設計如圖2實驗裝置，再次測定空氣中氧氣含量．裝置中的飽和食鹽水、活性炭會加速鐵生銹．
Ⅱ、測得實驗數(shù)據(jù)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）鐵生銹過程中發(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，寫出該反應的文字表達式：鐵+水+氧氣→氫氧化亞鐵．
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算，改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分數(shù)是20.2%（計算結果精確到0.1%）．
（3）從實驗原理角度分析，改進后的實驗結果比前者準確度更高的原因是：
①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結果更準確；②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(jù)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(chǎn)生水倒吸的現(xiàn)象；根據(jù)鐵生銹的知識進行分析解答即可．

解答 解：（1）根據(jù)磷燃燒生成五氧化二磷，可知反應物、生成物，反應條件，故其文字表達式為：紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）紅磷燃燒消耗氧氣，使瓶內的氣壓變小，水倒吸，故填：氣壓；
實驗改進：（1）根據(jù)鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，可知反應物、生成物，故其文字表達式為：鐵+水+氧氣→氫氧化亞鐵；
（2）根據(jù)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(shù)為：$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%，故填：20.2%；
（3）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，故填：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．
故答案為：
【實驗回顧】（1）紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；（2）氣壓；
【交流表達】（1）鐵+水+氧氣→氫氧化亞鐵；（2）20.2%；
（3）①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結果更準確．②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 了解實驗數(shù)據(jù)的處理或者誤差分析的方法及技巧；了解用紅磷測定氧氣在空氣中含量的實驗的注意事項．實驗是化學的重要組成部分，正確的實驗操作是得出科學結論的前提條件之一，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為得出正確的結論奠定基礎．