Question

【題目】空氣中氧氣含量測定的再認識。

【實驗回顧】下圖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_________________________。

(2) 實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內_____減小，燒杯中水倒吸到集氣瓶。若裝置的氣密性良好，操作規范，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低于7% 時，紅磷就無法繼續燃燒，因此通過上述實驗，測置結果與理論值誤差較大。

【實驗改進】

Ⅰ. 根據鐵在空氣中生銹的原理設計如下圖實驗裝置，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，通過鐵生銹來消耗瓶中的氧氣。

Ⅱ.測得實驗數據如表

【交流表達】

(1)鐵生銹過程發生復雜的緩慢氧化反應，首先是鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵，

完成該反應的文字表達式： 鐵+ 水+_______= ______________。

(2)根據表4數據計算，改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分數是___________(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髙的原因是：

①____________________________________________________；

②____________________________________________________。

Answer 1

【答案】 紅磷 + 氧氣五氧化二磷 壓強 氧氣 氫氧化亞鐵 20.2% 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 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

【解析】用紅磷燃燒來粗略測定空氣中氧氣含量的實驗原理：紅磷（白磷）在密閉的容器中燃燒，消耗氧氣，生成白色固體五氧化二磷。密閉容器內壓強減小，大氣壓將水壓入容器，通過測定容器中的水的量測定氧氣在空氣中的含量。其他方法原理也類似。

【實驗回顧】

(1) 紅磷在空氣點燃與氧氣發生反應生成五氧化二磷，紅磷燃燒的文字表達式為：紅磷 + 氧氣五氧化二磷。

(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) 鐵生銹過程發生復雜的緩慢氧化反應，首先是鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵，該反應的文字表達式：鐵+ 水+氧氣=氫氧化亞鐵。

(2)根據表中數據可知，瓶中原來的氧氣的體積為80.0-54.5=25.5mL。因此測得的空氣中氧氣的體積分數是25.5/126.0*100%=20.2%。

(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髙的原因主要有兩個，一是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，二是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。