Question

【題目】（探究一）：空氣中氧氣含量的再測定

（1） 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。能粗略測出空氣中氧氣的含量。

（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，結果與存在一定的誤差。

（實驗改進）

Ⅰ. 根據鐵在空氣中生銹的原理設計圖10實驗裝置，再次測定空氣中氧氣含量。飽和食鹽水、活性炭會_____鐵生銹。

（填：加快或減慢）

Ⅱ.測得實驗數據如表4

（2）鐵生銹過程發生復雜的化學反應，首先是鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵[Fe(OH)2]，寫出該反應的化學式表達式____________________________________

（3）根據表4計算，改進后測得的空氣中氧氣的體積分數是____(計算精確到0.1%)。

（4）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：

_________________________（寫一點即可）

（探究二）實驗室制取二氧化碳藥品的選擇

某研究小組在實驗室制取二氧化碳的研究中發現，通常不選用大理石與稀硫酸反應制取二氧化碳，其原因是反應生成硫酸鈣微溶物覆蓋在固體的表面，阻礙了大理石與稀硫酸的接觸，反應速率逐漸減慢甚至停止。為此，該小組設立研究課題：選擇合適濃度的硫酸和適當的反應溫度制取二氧化碳．

[實驗一] 選擇合適濃度的硫酸

操作：在28℃時，用裝有5mL硫酸溶液的注射器向盛有lg直徑為2mm大理石的大試管中注入硫酸，記錄15分鐘內生成氣體的體積，見下表：

試管編號	1	2	3	4	5
硫酸濃度（％）	15	20	25	30	35
氣體體積（mL）	35	47	55	51	42

[實驗二] 選擇合適的反應溫度

操作：往盛有lg直徑為2mm大理石的大試管中分別加入5mL相同合適濃度而不同溫度的硫酸溶液，觀察反應的情況，記錄如下表：

試管編號	A	B	C	D	E
溫度（℃）	40	50	60	70	80
現象和比較	有少量 氣泡	氣泡比A 號試管多	氣泡明顯比B號試管多	大量氣泡產生，與常溫用鹽酸反應相似	反應激烈，迅速產生大量氣體

回答：

（5）稀硫酸與大理石反應，在28℃時，選用硫酸的濃度最合適為____％，因為濃度小于或大于合適濃度對反應的影響是_________________________________．

（6）在合適的硫酸濃度下，應選擇最合適的反應溫度為______℃，因為溫度高于或低于該溫度對反應的影響是_____________________________________．

（7）除選用適當的溫度和合適濃度的硫酸之外，在反應過程中，為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，應增加________________________操作，更有利于氣體的制備。

（8）該研究小組為了研究__________________對該反應速率的影響，進行了如下實驗

試管編號	A	B
試管內藥品	1g塊狀大理石與5mL25％稀硫酸	1g粉末狀大理石與5mL25％稀硫酸
現象和比較	有少量氣泡	迅速產生較多氣泡

（9）大理石和稀硫酸反應生成硫酸鈣、水和二氧化碳，試寫出該反應的文字表達式_________。

Answer 1

【答案】氣壓；加快；Fe + H2O + O2 Fe(OH)220.2%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。25%，生成氣體體積較少70，溫度過低，反應過慢，溫度過高，反應劇烈，不利于氣體的收集；大理石固體顆粒的大小等；碳酸鈣+硫酸→硫酸鈣+水+二氧化碳。

【解析】

（1）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；
Ⅰ. 鐵生銹是鐵、氧氣、水的共同作用，飽和食鹽水、活性炭的存在會加快鐵生銹；

Ⅱ. （2）鐵生銹過程發生復雜的化學反應，首先是鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵[Fe(OH)2]，該反應的化學式表達式Fe + H2O + O2 Fe(OH)2；

（3） 根據表4計算，改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分數是×100%=20.2%；

（4）從實驗原理角度分析，改進后的結果比教材實驗準確度髙的原因是：鐵生銹消耗氧氣更徹底，計算集氣瓶中空氣體積時扣除了內容物的體積等；

(5)由表格中數據可知，稀硫酸與大理石反應，在28℃時，選用硫酸的濃度最合適為25％，此時的反應生成氣體體積最大，當濃度小于或大于合適濃度對反應的影響是生成氣體體積較少；

(6) 由表格中數據可知，40℃時，有少量氣泡；50℃時，氣泡比A，號試管多；60℃時，氣泡明顯比B號試管多；70℃時，大量氣泡產生，與常溫用鹽酸反應相似；80℃時，反應激烈，迅速產生大量氣體。因此在合適的硫酸濃度下，應選擇最合適的反應溫度為70℃，因為溫度高于或低于該溫度對反應的影響是溫度過低，反應過慢，溫度過高，反應劇烈，不利于氣體的收集；

(7)除選用適當的溫度和合適濃度的硫酸之外，在反應過程中，為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，應增加震蕩或攪拌等操作，更有利于氣體的制備；

(8)由表格中信息，對照試驗A、B中除石灰石的顆粒大小不同，其都相同，可知該實驗是研究大理石固體顆粒的大小等對該反應速率的影響；

(9)大理石和稀硫酸反應生成硫酸鈣、水和二氧化碳，反應的文字表達式：碳酸鈣+硫酸→硫酸鈣+水+二氧化碳。