Question

9．空氣中氧氣含量測定的再認識．

【經典賞析】教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分（實驗裝置如圖1）．該實驗中選擇使用汞的優點有ABC（填字母序號，符合題意的選項都選）．
A．在汞槽中起到液封作用
B．生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣
C．能將密閉裝置內空氣中的氧氣集合耗盡
【實驗回顧】實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2），寫出紅磷燃燒的化學方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠低于21%．
【提出問題】用紅磷燃燒的方法為什么不能準確地測定空氣中氧氣的含量？
【進行猜想】紅磷不能完全耗盡集氣瓶中的氧氣．
【實驗探究1】小明根據鐵能發生緩慢氧化而生銹的原理，探究用鐵能否準確測定空氣中氧氣的含量，于是進行了實驗（裝置如圖3）通過7天測得的數據計算空氣中氧氣的含量為19.13%．
【交流與反思】與用紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測定的主要優點是：裝置內殘留的氧氣更少，實驗結果更準確．
【實驗探究2】小明通過查閱資料，利用鐵粉、炭粉、氧化鈉等物質又進行了實驗（裝置如圖4），8分鐘后測得的數據如表：

實驗前的體積		實驗后的體積
集氣瓶內空氣	燒杯內蒸餾水	燒杯內剩余蒸餾水
131mL	90.0mL	63.6mL

請計算出空氣中氧氣含量20.2%（計算結果保留一位小數）．
【結論與反思】通過上述實驗探究，選擇圖四進行實驗，可較為快速地完成實驗并減小實驗誤差．
【拓展延伸】銅也能與空氣中氧氣、水、二氧化碳反應而銹蝕，生成銅綠[銅綠的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃]，若將圖3裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進行實驗，請判斷能否比較準確地測定空氣中氧氣的含量，并說明理由：不能；因為空氣中二氧化碳含量約只有0.03%，銅不能將裝置中的氧氣幾乎耗盡．

Answer 1

分析 【經典賞析】根據使用汞的優點進行分析解答；
【實驗回顧】根據磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷解答；
【交流與反思】根據用鐵絲生銹的方法測定的主要優點裝置內殘留的氧氣更少，實驗結果更準確解答；
【實驗探究2】根據燒杯內蒸餾水減少的體積為氧氣的體積解答；
【拓展延伸】根據生成銅綠的條件解答．

解答 解：
【經典賞析】
教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分（實驗裝置如圖1）．該實驗中選擇使用汞的優點有在汞槽中起到液封作用；生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣；能將密閉裝置內空氣中的氧氣集合耗盡，故選ABC；
【實驗回顧】磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，反應的化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
【交流與反思】鐵絲在水、氧氣的條件下很容易生銹，與用紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測定的主要優點及原因：裝置內殘留的氧氣更少，實驗結果更準確；
【實驗探究2】
燒杯內蒸餾水減少的體積為氧氣的體積=90mL-63.6mL=26.4mL
空氣中氧氣含量=$\frac{26.4mL}{130mL}×100%$≈20.2%
【拓展延伸】銅也能與空氣中氧氣、水、二氧化碳反應而銹蝕，生成銅綠[銅綠的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃]，若將圖3裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進行實驗，不能比較準確地測定空氣中氧氣的含量，因為空氣中二氧化碳含量約只有0.03%，銅不能將裝置中的氧氣幾乎耗盡．
答案：
【經典賞析】ABC．
【實驗回顧】4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
【交流與反思】裝置內殘留的氧氣更少，實驗結果更準確；
【實驗探究2】20.2%；
【拓展延伸】不能；因為空氣中二氧化碳含量約只有0.03%，銅不能將裝置中的氧氣幾乎耗盡．

點評 本考點是用紅磷測定氧氣在空氣中的體積分數，屬于實驗方法和過程的探究．這類探究實驗要具體問題具體分析，根據設計的步驟中不同的現象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．本考點主要出現在填空題和實驗題中．