Question

【題目】為了測定空氣中氧氣含量，某興趣小組設計以下實驗進行探究：
（1）Ⅰ．燃燒紅磷法測定空氣中氧氣的含量。
甲組同學按照教材內容設計了如圖1實驗裝置。

【實驗原理】利用紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷固體，集氣瓶內壓強減小，燒杯內水倒流。寫出紅磷在空氣中燃燒的化學式表達式。
（2）【實驗步驟】
①用彈簧夾夾緊橡皮管；
②點燃燃燒匙內的紅磷，立即伸入瓶中并塞緊瓶塞；
③（補全實驗步驟）；
（3）觀察水倒流至集氣瓶并記錄水面的變化情況。
【實驗結論】多次實驗發現，在實驗操作完全規范下，集氣瓶內上升的水面仍然始終小于理論值。
【拓展研究】查閱資料得知，當空氣中氧氣的體積分數降至約為7%以下時，紅磷不再燃燒，由此可知，燃燒紅磷法測定結果不夠準確的原因的是。
（4）Ⅱ．探究某脫氧劑的成分（由兩種單質組成）及利用該脫氧劑測定空氣中氧氣含量
①探究脫氧劑成分。
【實驗觀察】脫氧劑為灰黑色粉末，若在空氣中放置一段時間，有紅棕色固體生成。
【實驗猜想】根據顏色變化，猜想該脫氧劑中含有鐵，其化學式是。
（5）【驗證猜想】用磁鐵吸引，說明含有鐵。
【實驗探究】新取一定量的脫氧劑，將已驗證的成分分離．取剩余固體與少量CuO混合，置于圖2裝置中加熱（碳會與氧化銅反應生成CO2）．一會兒觀察到澄清石灰水變渾濁。
【實驗結論】該脫氧劑中還含有碳粉，請寫出澄清石灰水變渾濁的化學式表達式：。

②測定空氣中氧氣含量
使用圖3裝置進行實驗，實驗原理是利用脫氧劑中鐵在常溫下能夠消耗裝置內氧氣，但實驗前應先進行的操作是 ， 具體操作是先夾緊彈簧夾，將注射器活塞向外拉一定距離，（完善操作、現象與結論）。
（6）【實驗過程】
步驟1：在注射器中放入足量脫氧劑粉末，封閉；
步驟2：打開彈簧夾，將活塞向右拉至一定距離，關閉彈簧夾；
步驟3：不斷輕輕晃動注射器，至活塞位置不再發生變化。
【數據處理】
①實驗中需要記錄的數據有（填字母）。
A．反應前注射器中原有空氣的體積 B． 反應后注射器中剩余氣體的體積
②上述實驗測定過程至少需要重復兩次，其目的是 ， 最終計算得出氧氣約占空氣的體積分數。
（7）【實驗評價】與燃燒紅磷法相比，脫氧劑法測定空氣中氧氣含量的優點是。

Answer 1

【答案】
（1）4P+5O2 2P2 O5
（2）反應完全后,冷卻至室溫,打開止水夾
（3）紅磷不能將氧氣耗盡
（4）Fe
（5）CO2+Ca(OH)2= CaCO3+H2O,檢查氣密性,松手后注射器活塞恢復到原位,說明氣密性良好
（6）B,減小實驗誤差
（7）不受氧氣含量多少的影響,使結果更準確,實驗操作簡單,不污染空氣等。
【解析】（1）紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的化學方程式為：P+5O2 點燃 2P2O5。

（2）本實驗成功的關鍵是：裝置要嚴密；紅磷要足量；燃燒結束，冷卻的室溫，再打開止水夾。

（3）查閱資料得知，當空氣中氧氣的體積分數降至約為7%以下時，紅磷不再燃燒，由此可知，燃燒紅磷法測定結果不夠準確的原因的是紅磷不能將氧氣耗盡。

（4）通過實驗分析可知：根據顏色變化，猜想該脫氧劑中含有Fe，因為若在空氣中放置一段時間，有紅棕色固體生成；鐵粉的檢驗方法是：用磁鐵吸引或加入鹽酸有氣泡；新取一定量的脫氧劑，將已驗證的成分分離。
（5）取剩余固體與少量CuO混合，置于圖2所示裝置中加熱，一會兒觀察到黑色固體變紅色，同時澄清石灰水變渾濁，說明還有碳，二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣白色沉淀和水，澄清石灰水變渾濁的化學式表達式：Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O；使用圖2裝置進行實驗，實驗前應先檢查裝置的氣密性；具體操作是先夾緊彈簧夾，將注射器活塞向外拉一定距離，松手后注射器活塞恢復到原位，說明氣密性良好。

（6）實驗中需要記錄的數據是：注射器原來的空氣的體積、反應后注射器活塞進入后顯示剩余氣體的體積；上述實驗測定過程至少需要重復兩次，其目的是：使測量的結果更準確。

（7）與燃燒紅磷法相比，脫氧劑法測定空氣中氧氣含量的優點是：不受氧氣含量多少的影響，使結果更準確，實驗操作簡單，不污染空氣等。
故答案為：（1）4P+5O2 P2 O5；（2）反應完全后，冷卻至室溫，打開止水夾；（3）紅磷不能將氧氣耗盡；（4）Fe；（5）CO2+Ca(OH)2= CaCO3+H2O；檢查氣密性；松手后注射器活塞恢復到原位，說明氣密性良好；（6）B；減小實驗誤差；（7）不受氧氣含量多少的影響，使結果更準確，實驗操作簡單，不污染空氣等
（1）紅磷燃燒生成五氧化二磷，條件是點燃。

（2）根據密封裝置的實驗步驟進行解答；

（3）根據“當空氣中氧氣的體積分數降至約為7%以下時，紅磷不再燃燒”分析解答。

（4）根據顏色變化，猜想該脫氧劑中含有的成分Fe。
（5）碳與少量CuO混合加熱，會生成紅色的氧化銅和二氧化碳，可以觀察到黑色固體變紅色，同時澄清石灰水變渾濁；澄清石灰水變渾濁的化學式表達式：Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O；實驗前應先檢查裝置的氣密性；具體操作是先夾緊彈簧夾，將注射器活塞向外拉一定距離，松手后注射器活塞恢復到原位，說明氣密性良好。

（6）從實驗的準確性進行解答；

（7）從操作方法、實驗原料、環境保護等方面進行解答。