7.某化學(xué)興趣小組對“暖寶寶”的成分進行探究,并利用其發(fā)熱原理測定空氣中氧氣的體積分數(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)的表達式是:
鐵+氧氣+水→氫氧化亞鐵,該過程放熱.
【進行實驗】驗證“暖寶寶”中含有鐵粉.甲同學(xué)打開一袋“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”中確實含有鐵粉.
【現(xiàn)象與討論】乙同學(xué)無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)對此現(xiàn)象展開討論:
①鐵絲在空氣中不能燃燒,鐵粉在空氣中能燃燒,這是因為鐵粉能和氧氣充分接觸.
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)的符號表達式為3Fe+2O
2$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe
3O
4.
【實驗回顧】
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.
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,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,粗略測得空氣中氧氣的含量.寫出紅磷燃燒的符號表達式4P+5O
2$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P
2O
5.
【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,測定結(jié)果與理論值誤差較大.
【實驗改進1】圖2是鐵在空氣中反應(yīng)的實驗裝置(該裝置中飽和食鹽水、活性炭(主要成分為碳)會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,再次測定空氣中氧氣含量.
【實驗過程】測得實驗數(shù)據(jù)見下表:
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(nèi)容物)和導(dǎo)管的容積 |
體積/mL | 80.0 | 54.5 | 126.0 |
【表達與交流】
(1)根據(jù)表內(nèi)數(shù)據(jù)計算,實驗改進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%).
(2)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改進后集氣瓶中的氧氣反應(yīng)更徹底;
【實驗改進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,進行氧氣含量的測定,你認為是否可行不可行,說明理由“暖寶寶”中除含有鐵粉外,還含有活性炭、水、氯化鈉等物質(zhì),鐵粉不一定能夠燃燒,即使能夠燃燒,其中的活性炭燃燒生成二氧化碳氣體,會影響實驗結(jié)果.