Question

17．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，使集氣瓶內氣壓減小，燒杯中水倒吸入集氣瓶中．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，測定結果與理論值誤差較大．
【實驗改進】
Ⅰ、根據鐵在空氣中生銹消耗氧氣的原理設計如圖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、測得實驗數據如表所示：

測量項目	實驗前		實驗后
	集氣瓶（扣除內容物）和導管的容積	燒杯中水的體積	燒杯中剩余水的體積
體積/mL	126.0	80.0	54.5

【交流表達】
（1）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]，寫出該反應的化學方程式2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂．
（2）根據如表數據計算，改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分數是20.2%（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鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底，使實驗結果更準確；
②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．

Answer 1

分析 （1）根據紅磷燃燒生成五氧化二磷，寫出反應的化學方程式解答；
（2）根據磷燃燒消耗了錐形瓶中的氧氣，使瓶中氣壓減小，會產生水倒吸的現象解答；
（3）根據鐵生銹的知識進行分析解答即可．

解答 解：
（1）磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，用觀察法配平即可；故答案為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內氣壓減小，燒杯中水倒吸入集氣瓶中，若裝置的氣密性良好，操作規范，用量筒測量出進入瓶中水的體積，就能粗略測得空氣中氧氣的含量．
實驗改進：（1）鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，故填：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（2）根據反應前后燒杯內水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80-54.5=25.5mL，故氧氣的體積分數為：$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%≈20.2%，故填：20.2%；
（3）使用鐵的緩慢氧化消耗氧氣，使氧氣消耗的更為徹底，實驗結果更準確，測量時考慮導管容積和扣除內容物后的集氣瓶的體積，使實驗結果更為準確，故填：鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底，使實驗結果更準確；測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準確．
答案：
（1）4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）氣壓；
實驗改進：（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為徹底，使實驗結果更準確；②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．

點評 本題考查的是氧氣的含量的測定以及實驗裝置的改進，完成此題，可以依據已有的知識進行．