Question

3．某化學(xué)興趣小組對(duì)“暖寶寶”的成分進(jìn)行探究，并利用其發(fā)熱原理測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)．
【查閱資料】
“暖寶寶”中含有鐵粉、活性炭、水、氯化鈉等物質(zhì)．遇空氣發(fā)生反應(yīng)的表達(dá)式是：鐵+氧氣+水→氫氧化亞鐵，該過(guò)程放熱．
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
驗(yàn)證“暖寶寶”中含有鐵粉．甲同學(xué)打開(kāi)一袋“暖寶寶”，將其中粉末倒入燒杯中，用磁鐵與之充分接觸，發(fā)現(xiàn)有黑色粉末被吸引，證明“暖寶寶”中確實(shí)含有鐵粉．
【現(xiàn)象與討論】
乙同學(xué)無(wú)意中將吸出的鐵粉撒在了酒精燈火焰上，意外地發(fā)現(xiàn)鐵粉燃燒，火星四射．該小組同學(xué)對(duì)此現(xiàn)象展開(kāi)討論：
①鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵粉在空氣中能燃燒，這是因?yàn)殍F粉與氧氣的接觸面積增大．
②假設(shè)鐵粉在空氣中燃燒和鐵絲在氧氣中的燃燒產(chǎn)物相同，該反應(yīng)的文字表達(dá)式為3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．

【實(shí)驗(yàn)回顧】
圖1是實(shí)驗(yàn)室用紅磷燃燒來(lái)粗略測(cè)定空氣中氧氣含量的裝置．
實(shí)驗(yàn)原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶?jī)?nèi)氣壓減小，量筒中水倒吸到集氣瓶．若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，可以根據(jù)量筒中水的變化，粗略測(cè)得空氣中氧氣的含量．
【問(wèn)題提出】
有實(shí)驗(yàn)資料表明：燃燒過(guò)程中當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)低于7% 時(shí)，紅磷就無(wú)法繼續(xù)燃燒，因此通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果與理論值誤差較大．
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1】
圖2是鐵在空氣中反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置（該裝置中飽和食鹽水、活性炭（主要成分為碳）會(huì)加速鐵在氧氣中反應(yīng)的速度）．興趣小組的同學(xué)利用該裝置，再次測(cè)定空氣中氧氣含量．

實(shí)驗(yàn)裝置	實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
	①如圖所示連接好裝置，然后 把導(dǎo)管放入水中，再用手緊握廣口瓶	導(dǎo)管口有氣泡冒出	裝置的氣密性良好
	②在集氣瓶?jī)?nèi)加入足量“暖寶寶”中的物質(zhì)，迅速把塞子塞緊，并充分震蕩	量筒中的水倒流入集氣瓶	進(jìn)入集氣瓶?jī)?nèi)水的體積即為瓶中氧氣的體積

【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】
測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：

測(cè)量項(xiàng)目	實(shí)驗(yàn)前	實(shí)驗(yàn)后
	燒杯中水的體積	燒杯中剩余水的體積	氧氣瓶（扣除內(nèi)容物）和導(dǎo)管的容積
體積/mL	80.0	54.5	126.0

【表達(dá)與交流】
（1）根據(jù)表內(nèi)數(shù)據(jù)計(jì)算，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后測(cè)得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是20.2%（計(jì)算結(jié)果精確到0.1%）．
（2）從實(shí)驗(yàn)原理角度分析，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比前者準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．②測(cè)量時(shí)考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)2】
丁同學(xué)設(shè)想用圖1裝置，換用“暖寶寶”中的物質(zhì)代替紅磷將其燃燒，進(jìn)行氧氣含量的測(cè)定，你認(rèn)為是否可行，并說(shuō)明理由不可行，“暖寶寶”中的活性炭燃燒消耗氧氣的同時(shí)，生成了二氧化碳?xì)怏w，從而影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果．

Answer 1

分析 【現(xiàn)象與討論】
鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵粉在空氣中能燃燒，這是因?yàn)殍F粉與氧氣的接觸面積增大；鐵與氧氣在點(diǎn)燃的條件下生成四氧化三鐵，配平即可．
【實(shí)驗(yàn)回顧】
由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，燒杯中水倒吸到集氣瓶解答；
【交流與表達(dá)】根據(jù)鐵生銹的知識(shí)進(jìn)行分析解答即可；
【反思評(píng)價(jià)】測(cè)定空氣中氧氣含量的裝置要密封；
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)2】碳燃燒消耗氧氣的同時(shí)，生成了二氧化碳?xì)怏w．

解答 解：【現(xiàn)象與討論】
鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵粉在空氣中能燃燒，這是因?yàn)殍F粉與氧氣的接觸面積增大；鐵與氧氣在點(diǎn)燃的條件下生成四氧化三鐵，配平即可，故答案為：鐵粉與氧氣的接觸面積增大；
 3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄
【實(shí)驗(yàn)回顧】
紅磷燃燒消耗氧氣，使瓶?jī)?nèi)的氣壓變小，水倒吸，故填：氣壓；
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1】
檢查裝置氣密性的方法，連接好裝置，然后把導(dǎo)管放入水中，再用手緊握廣口瓶；導(dǎo)管口有氣泡冒出，則裝置的氣密性良好；
【表達(dá)與交流】
（1）根據(jù)反應(yīng)前后燒杯內(nèi)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?jǐn)?shù)為：$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%=20.2%，故填：20.2%；
（2）使用鐵的緩慢氧化消耗氧氣，使氧氣消耗的更為徹底，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，測(cè)量時(shí)考慮導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶的體積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為準(zhǔn)確，
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)2】“暖寶寶”中的活性炭燃燒消耗氧氣的同時(shí)，生成了二氧化碳?xì)怏w，從而影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果．
故答案為：【現(xiàn)象與討論】①鐵粉與空氣接觸面積很大；②3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1】
把導(dǎo)管放入水中，再用手緊握廣口瓶；導(dǎo)管口有氣泡冒出；
【實(shí)驗(yàn)回顧】氣壓；
【表達(dá)與交流】
（1）20.2%；
（2）①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．②測(cè)量時(shí)考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)2】不可行，“暖寶寶”中的活性炭燃燒消耗氧氣的同時(shí)，生成了二氧化碳?xì)怏w，從而影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)，還對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，綜合性比較強(qiáng)．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題是近幾年中考的重要考點(diǎn)之一，希望同學(xué)們前后聯(lián)系，認(rèn)真掌握．