Question

20．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）寫出紅磷燃燒的化學(xué)方程式4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內(nèi)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，測置結(jié)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(shè)計如圖2實驗裝置，再次測定空氣中氧氣含量．裝置中飽和食鹽水、活性炭會加速鐵生銹．
Ⅱ．測得實驗數(shù)據(jù)如表

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(nèi)容物）和導(dǎo)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(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，首先是鐵與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂．
（2）根據(jù)如表數(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(jié)果精確到0.1%）．
（3）從實驗原理角度分析，改進后的實驗結(jié)果比前者（用紅磷燃燒來測定空氣中氧氣含量）準確度更髙的原因是：①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結(jié)果更準確；②測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)果更準確．

Answer 1

分析 紅磷在空氣中能夠劇烈燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出熱量，生成白色固體五氧化二磷；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計算空氣中氧氣的體積分數(shù)；
不同的實驗裝置，優(yōu)缺點不同．

解答 解：【實驗回顧】（1）紅磷燃燒空氣中燃燒生成五氧化二磷，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內(nèi)壓強減小，燒杯中水倒吸到集氣瓶．若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，用量筒測量進入瓶中水的體積，能粗略測得空氣中氧氣的含量．
【交流表達】
（1）鐵與水和氧氣反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（2）改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分數(shù)是：$\frac{80.0mL-54.5mL}{126.0mL}$×100%=20.2%．
（3）從實驗原理角度分析，改進后的實驗結(jié)果比前者準確度更髙的原因是：能夠把氧氣完全消耗；測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)果更準確．
故答案為：【實驗回顧】（1）4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；    
（2）氣壓；
【交流表達】（1）2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（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(jié)果更準確．
②測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)果更準確．

點評 實驗現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實質(zhì)奠定基礎(chǔ)．