Question

【題目】化學興趣小組在老師的指導下，對測定空氣中氧氣的體積分數進行了進一步的實驗探究。

（實驗回顧）圖1是實驗室用燃磷法測定空氣中氧氣的體積分數的實驗裝置。

（1）紅磷燃燒冒出濃厚的_____，有關的化學方程式是_____。

（2）磷燃燒消耗氧氣，并且生成固體，使得集氣瓶內的_____減小，于是燒杯中的水倒吸入集氣瓶里，以彌補_____的體積，從而粗略測出空氣中氧氣的體積分數。

（3）燃燒結束后，當集氣瓶_____時才能松開止水夾讀數。

（問題提出）研究表明，磷燃燒過程中，當氧氣的體積分數低于5.9%時燃燒就無法繼續進行，因此通過圖1裝置測得的結果與理論值相差較大。

（實驗改進）根據鐵生銹的原理，同學們設計出如圖2所示的裝置，再次測定空氣中氧氣的體積分數。主要的實驗步驟與過程如下：

（1）用水量法測出集氣瓶的容積約是320 mL，然后在量筒里裝入100 mL水。

（2）將4 g鐵粉、5 g炭粉混合均勻，再滴入適量的食鹽溶液，制成耗氧物，裝入布袋。

（3）按圖2連好裝置充分反應后，冷卻到室溫，打開止水夾可觀察到_____；最終量筒中剩余水的體積是39 mL，從而測出空氣中氧氣的體積分數約是_____（計算結果請精確到0.1%）。

（師生交流）實驗結束后，同學們又交流探討了如下問題。

（1）在耗氧過程中，食鹽的作用是_____。

（2）鐵在空氣中生銹的過程比較復雜，首先是鐵與氧氣、水反應生成Fe(OH)2（此生成物的名稱是_____），該反應的化學方程式為_____。

（3）下列是同學們對于用圖2裝置進行實驗發表的觀點，其中不正確的是_____（填字母）。

A 若考慮集氣瓶里耗氧物等的體積、導管里空氣的體積，實驗結果會更準確

B 若將耗氧物均勻撒布在集氣瓶內壁上，可以加快實驗進程

C 若證明實驗后的耗氧物中還有鐵，只能用磁鐵吸引

D 在實驗過程中，耗氧物會緩慢放出熱量

Answer 1

【答案】白煙 4P+5O22P2O5 壓強 氧氣 冷卻到室溫 水被吸入導管 19.1% 加快反應速率 氫氧化亞鐵 2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2 C

【解析】

實驗回顧:

（1）紅磷燃燒產生大量的白煙，生成五氧化二磷固體，化學方程式4P+5O22P2O5；

（2）磷燃燒消耗氧氣，并且生成固體，使得集氣瓶內的壓強減小，于是燒杯中的水倒吸到集氣瓶里，以彌補氧氣的體積從而粗略測出空氣中氧氣的體積分數；

（3）需要等到冷卻至室溫才能打開止水夾；
實驗改進：

（3）耗氧物消耗氧氣，導致集氣瓶內的壓強變小，故打開止水夾會發現水被吸入導管，最終量筒中剩余水的體積是39mL，說明消耗的氧氣的體積是：100mL-39mL=61mL，故氧氣的體積分數為×100%≈19.1%。

師生交流:

（1）在耗氧過程中，食鹽加速鐵的銹蝕，從而加速反應；

（2）Fe（OH）2是氫氧化亞鐵，鐵、氧氣和水反應生成氫氧化亞鐵，化學反應式為2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2；

（3）A、若考慮集氣瓶里耗氧物等的體積，導管里空氣的體積，實驗結果會更準確，不符合題意；

B、若將耗氧物均勻散布在集氣瓶內壁上，可以增大反應物接觸面積，可以加快實驗進程，不符合題意；

C、若證明實驗后的耗氧物中還有鐵，不一定只用磁鐵吸引，還可以加酸觀察是否產生氣體，符合題意；

D、在實驗過程中，耗氧物會緩慢放出熱量，不符合題意。故選C。