Question

【題目】空氣中氧氣含量測定的再認識。

[經典賞析] 資料：金屬汞和氧氣加熱生成氧化汞，氧化汞高溫分解又生成氧氣和金屬汞。

法國化學家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分(實驗裝置如圖所示)。該實驗中選擇使用汞的優點有________。

A．實驗過程中沒有污染

B．在汞槽中起到液封的作用

C．生成的氧化汞加熱分解又能得到汞和氧氣

D．能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡

[實驗回顧] 如下圖是實驗室用紅磷燃燒來粗略測定空氣中氧氣含量的裝置。

(1)寫出紅磷燃燒的文字表達式：__________________________________�！　　　　　�

(2)實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內________減小，燒杯中的水倒吸到集氣瓶。若裝置的氣密性良好，操作規范，用量筒測量進入瓶中水的體積，能粗略測得空氣中氧氣的含量。

[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，測量結果與理論值誤差較大。

[實驗改進]

Ⅰ.根據鐵在空氣中生銹的原理設計如下圖所示實驗裝置，再次測定空氣中氧氣的含量。裝置中飽和食鹽水、活性炭會加速鐵生銹。

Ⅱ.測得實驗數據如下表：

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

[交流表達]

(1)鐵生銹過程發生復雜的化學反應，首先是鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵。寫出該反應的文字表達式：______________________________________________。

(2)根據表格數據計算，改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分數是________(計算結果精確到0.1%)。

(3)從實驗原理角度分析，改進后的實驗結果比前者準確度更高的原因是：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 BCD 磷＋氧氣 五氧化二磷 氣壓 鐵＋水＋氧氣―→氫氧化亞鐵 20.2% 鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結果更準確 測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準確

【解析】[經典賞析]汞在常溫下能變成汞蒸氣，會使人中毒；汞蒸氣與氧氣反應比較充分，能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡；氧化汞的密度小于汞，且不溶于汞，加熱分解又能得到汞和氧氣；汞在汞槽中起到液封的作用；[實驗回顧] (1)紅磷燃燒生成五氧化二磷，故其文字表達式為：磷＋氧氣五氧化二磷； (2) 紅磷燃燒消耗氧氣，使瓶內的氣壓變小，水倒吸；[交流表達] (1)根據鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵，故其文字表達式為：鐵+水+氧氣→氫氧化亞鐵；(2)根據反應前后燒杯內水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80.0mL-54.5mL=25.5mL，故氧氣的體積分數為： ×100%=20.2%；(3)使用鐵的緩慢氧化消耗氧氣，使氧氣消耗的更為徹底，實驗結果更準確，測量時考慮導管容積和扣除內容物后的集氣瓶的體積，使實驗結果更為準確。