Question

7．某化學興趣小組對“暖寶寶”的成分進行探究，并利用其發熱原理測定空氣中氧氣的體積分數．
【查閱資料】“暖寶寶”中含有鐵粉、活性炭、水、氯化鈉等物質．遇空氣發生反應的表達式是：
鐵+氧氣+水→氫氧化亞鐵，該過程放熱．
【進行實驗】驗證“暖寶寶”中含有鐵粉．甲同學打開一袋“暖寶寶”，將其中粉末倒入燒杯中，用磁鐵與之充分接觸，發現有黑色粉末被吸引，證明“暖寶寶”中確實含有鐵粉．
【現象與討論】乙同學無意中將吸出的鐵粉撒在了酒精燈火焰上，意外地發現鐵粉燃燒，火星四射．該小組同學對此現象展開討論：
①鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵粉在空氣中能燃燒，這是因為鐵粉能和氧氣充分接觸．
②假設鐵粉在空氣中燃燒和鐵絲在氧氣中的燃燒產物相同，該反應的符號表達式為3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【實驗回顧】

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．
實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內壓強減小，量筒中水倒吸到集氣瓶．若裝置的氣密性良好，操作規范，可以根據量筒中水的變化，粗略測得空氣中氧氣的含量．寫出紅磷燃燒的符號表達式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
【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1】圖2是鐵在空氣中反應的實驗裝置（該裝置中飽和食鹽水、活性炭（主要成分為碳）會加速鐵在氧氣中反應的速度）．興趣小組的同學利用該裝置，再次測定空氣中氧氣含量．
【實驗過程】測得實驗數據見下表：

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（扣除內容物）和導管的容積
體積/mL	80.0	54.5	126.0

【表達與交流】
（1）根據表內數據計算，實驗改進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%）．
（2）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改進后集氣瓶中的氧氣反應更徹底；
【實驗改進2】丁同學設想用圖1裝置，換用“暖寶寶”中的物質代替紅磷將其燃燒，進行氧氣含量的測定，你認為是否可行不可行，說明理由“暖寶寶”中除含有鐵粉外，還含有活性炭、水、氯化鈉等物質，鐵粉不一定能夠燃燒，即使能夠燃燒，其中的活性炭燃燒生成二氧化碳氣體，會影響實驗結果．

Answer 1

分析 【現象與討論】
反應物接觸越充分，反應越劇烈；
鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；
【實驗回顧】
紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷，同時產生大量大量白煙；
【表達與交流】
燒杯中減少的水的體積即為集氣瓶中氧氣的體積；
【實驗改進2】
活性炭燃燒生成二氧化碳氣體．

解答 解：【現象與討論】
①鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵粉在空氣中能燃燒，這是因為鐵粉能和氧氣充分接觸．
故填：鐵粉能和氧氣充分接觸．
②鐵燃燒生成四氧化三鐵，反應的化學方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故填：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【實驗回顧】
實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內壓強減小，量筒中水倒吸到集氣瓶；
紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的化學方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
故填：壓強；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
【表達與交流】
（1）根據表內數據計算，測得的空氣中氧氣的體積分數是：$\frac{80.0mL-54.5mL}{126.0mL}$×100%=20.2%，
故填：20.2%．
（2）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改進后集氣瓶中的氧氣反應更徹底．
故填：改進后集氣瓶中的氧氣反應更徹底．
【實驗改進2】
不可行，這是因為“暖寶寶”中除含有鐵粉外，還含有活性炭、水、氯化鈉等物質，鐵粉不一定能夠燃燒，即使能夠燃燒，其中的活性炭燃燒生成二氧化碳氣體，會影響實驗結果．
故填：不可行；“暖寶寶”中除含有鐵粉外，還含有活性炭、水、氯化鈉等物質，鐵粉不一定能夠燃燒，即使能夠燃燒，其中的活性炭燃燒生成二氧化碳氣體，會影響實驗結果．

點評 實驗現象是物質之間相互作用的外在表現，因此要學會設計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質之間相互作用的實質奠定基礎．