Question

19．空氣中氧氣含量測(cè)定的再認(rèn)識(shí)．
[實(shí)驗(yàn)回顧]如圖所示
圖1是實(shí)驗(yàn)室用紅磷燃燒來粗略測(cè)定空氣中氧氣含量的裝置．
（1）寫出紅磷燃燒的文字表達(dá)式：紅磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷．
（2）實(shí)驗(yàn)原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶?jī)?nèi)氣壓減小，燒杯中的水倒吸到集氣瓶．若裝置的氣密性良好、操作規(guī)范，用量筒測(cè)量進(jìn)入瓶中水的體積，能粗略測(cè)得空氣中氧氣的含量．
[問題提出]
有實(shí)驗(yàn)資料表明：燃燒過程中當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)低于7%時(shí)，紅磷就無法繼續(xù)燃燒，因此通過上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果與理論值誤差較大．
[實(shí)驗(yàn)改進(jìn)]
Ⅰ．根據(jù)鐵在空氣中生銹消耗氧氣的原理設(shè)計(jì)如圖2所示實(shí)驗(yàn)裝置，再次測(cè)定空氣中氧氣含量．裝置中飽和食鹽水、活性炭會(huì)加速鐵生銹．
Ⅱ．測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：

測(cè)量項(xiàng)目	實(shí)驗(yàn)前	實(shí)驗(yàn)后
	燒杯中水的體積	燒杯中剩余水的體積	集氣瓶（扣除內(nèi)容物）和導(dǎo)管的容積
體積/mL	80.0	54.0	126.0

[交流表達(dá)]
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后測(cè)得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是20.2%（計(jì)算結(jié)果精確到0.1%）．
（4）通過兩組實(shí)驗(yàn)1和 2對(duì)比，他們發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)點(diǎn)是：
①反應(yīng)始終在密閉容器中，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確      ②同時(shí)防止五氧化二磷污染空氣
（5）從實(shí)驗(yàn)原理角度分析，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比前者準(zhǔn)確度更高的原因是：①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；②測(cè)量時(shí)考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．

Answer 1

分析 紅磷在空氣中能夠劇烈燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出熱量，生成白色固體五氧化二磷；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計(jì)算空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)；
不同的實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)缺點(diǎn)不同．

解答 解：（1）根據(jù)磷燃燒生成五氧化二磷，可知反應(yīng)物、生成物，反應(yīng)條件，故其文字表達(dá)式為：紅磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；
（2）紅磷燃燒消耗氧氣，使瓶?jī)?nèi)的氣壓變小，水倒吸，燒杯中水倒吸到集氣瓶．若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，用量筒測(cè)量進(jìn)入瓶中水的體積，能粗略測(cè)得空氣中氧氣的含量．
實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：（3）根據(jù)反應(yīng)前后燒杯內(nèi)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?jǐn)?shù)為：$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%，故填：20.2%；
（4）通過兩組實(shí)驗(yàn)1和 2對(duì)比，他們發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)點(diǎn)是：反應(yīng)始終在密閉容器中，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；同時(shí)防止五氧化二磷污染空氣；
（5）使用鐵的緩慢氧化消耗氧氣，使氧氣消耗的更為徹底，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，測(cè)量時(shí)考慮導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶的體積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；測(cè)量時(shí)考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．
故答案為：
【實(shí)驗(yàn)回顧】（1）紅磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；
（2）氣壓；量筒；
【交流表達(dá)】（3）20.2%；
（4）反應(yīng)始終在密閉容器中，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；同時(shí)防止五氧化二磷污染空氣；
（5）①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．②測(cè)量時(shí)考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．

點(diǎn)評(píng) 了解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理或者誤差分析的方法及技巧；了解用紅磷測(cè)定氧氣在空氣中含量的實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)．實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的重要組成部分，正確的實(shí)驗(yàn)操作是得出科學(xué)結(jié)論的前提條件之一，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為得出正確的結(jié)論奠定基礎(chǔ)．