Question

11．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，使瓶內氣壓減小，量筒中水倒吸到集氣瓶．若裝置的氣密性良好，操作規范，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】根據鐵在空氣中生銹的原理設計如圖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）．測得實驗數據如表：

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（扣除肉容物）和導管的容積
體積/mL	80.0	54.5	126.0

【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 根據已有的空氣中氧氣含量的測定原理進行分析解答，磷燃燒生成五氧化二磷；氣體被消耗，壓強變小，故會產生水倒吸的現象；根據鐵生銹的知識進行分析解答即可．

解答 解：（1）磷燃燒生成五氧化二磷，故填：4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）紅磷燃燒消耗氧氣，使瓶內的氣壓變小，水倒吸，故填：氣壓；
實驗改進：（1）鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，故填：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
（2）根據反應前后燒杯內水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80mL-54.5mL=25.5mL，故氧氣的體積分數為：$\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．

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．