Question

【題目】某化學(xué)興趣小組對“暖寶寶”的成分進行探究，并利用其發(fā)熱原理測定空氣中氧氣的體積分數(shù)。

（查閱資料）“暖寶寶”中含有鐵粉、活性炭、水、氯化鈉等物質(zhì)。遇空氣發(fā)生反應(yīng)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(xué)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(fā)現(xiàn)有黑色粉末被吸引，證明“暖寶寶”中確實含有鐵粉。

（現(xiàn)象與討論）乙同學(xué)無意中將吸出的鐵粉撒在了酒精燈火焰上，意外地發(fā)現(xiàn)鐵粉燃燒，火星四射。該小組同學(xué)對此現(xiàn)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_____。

②假設(shè)鐵粉在空氣中燃燒和鐵絲在氧氣中的燃燒產(chǎn)物相同，該反應(yīng)的符號表達式為_____。

（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(nèi)_____減小，量筒中水倒吸到集氣瓶。若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，可以根據(jù)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_____。

（問題提出）有實驗資料表明：燃燒過程中當(dāng)氧氣體積分數(shù)低于7% 時，紅磷就無法繼續(xù)燃燒，因此通過上述實驗，測定結(jié)果與理論值誤差較大。

（實驗改進1）圖2是鐵在空氣中反應(yīng)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(yīng)的速度）。興趣小組的同學(xué)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(shù)據(jù)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(nèi)容物）和導(dǎo)管的容積
體積/mL	80.0	54.5	126.0

（表達與交流）

（1）根據(jù)表內(nèi)數(shù)據(jù)計算，實驗改進后測得的空氣中氧氣的體積分數(shù)是_____（計算結(jié)果精確到0.1%）。

（2）從實驗原理角度分析，改進后的實驗結(jié)果比前者準確度更高的原因是_____；

（實驗改進2）丁同學(xué)設(shè)想用圖1裝置，換用“暖寶寶”中的物質(zhì)代替紅磷將其燃燒，進行氧氣含量的測定，你認為是否可行_____，說明理由_____。

Answer 1

【答案】鐵粉能和氧氣充分接觸 3Fe+2O2Fe3O4 壓強 4P+5O22P2O5 20.2% 改進后集氣瓶中的氧氣反應(yīng)更徹底 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(zhì)，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(jié)果

【解析】

[現(xiàn)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；

②鐵燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+2O2Fe3O4；

[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(nèi)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(yīng)的化學(xué)方程式為：4P+5O22P2O5；

[表達與交流]（1）根據(jù)表內(nèi)數(shù)據(jù)計算，測得的空氣中氧氣的體積分數(shù)是： ×100%＝20.2%；

（2）從實驗原理角度分析，改進后的實驗結(jié)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(yīng)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(zhì)，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(jié)果。