Question

8．空氣中氧氣含量測定的再認識．

【經典賞析】教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分（實驗裝置如圖1）．
該實驗中選擇使用汞的優點有BCD．
A．實驗過程中沒有污染
B．在汞槽中起到液封的作用
C．能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡
D．生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣
【實驗回顧】實驗室常用紅磷燃燒的方法測定測定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2）．當冷卻至室溫后，集氣瓶內剩余氣體的成分是D．
A．五氧化二磷   B．主要成分為氦氣和氧氣
C．純凈的氦氣  D．主要成分為氮氣的混合氣體
興趣小組的同學用該方法測出的氧氣含量常常遠低于21%．
【提出問題】用紅磷燃燒的方法為什么測定空氣中氧氣的含量會偏小？
【進行猜想】（1）裝置漏氣；（2）紅磷不足裝置內氧氣有剩余；（3）沒有冷卻至室溫就打開止水夾；…
【實驗與交流】在老師的指導下，鳳九分別用過量的紅磷和白鱗進行該實驗，用測定氧氣濃度的傳感器測得反應后裝置內氧氣濃度分別為8.85%和3.21%．請從燃燒條件的角度分析產生上述兩個結果較大差異的主要原因是：白磷的著火點比紅磷的著火點低．
【實驗探究1】東華根據鐵生銹的原理，探究用鐵能否準確測定空氣中氧氣的含量．于是進行了實驗（裝置如圖3）．
通過7天測得的數據計算出空氣中氧氣的含量為19.13%．
【交流與反思】用于紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測定的主要優點是：裝置內殘留的氧氣更少，實驗結果更準確．
【實驗探究2】為了加快反應速率，東華通過查閱資料，利用鐵粉、炭粉、氯化鈉等物質又進行了實驗（裝置如圖4）．8分鐘后測得的數據如表：

實驗前的體積		實驗后的體積
集氣瓶內空氣	燒杯內蒸餾水	燒杯內剩余蒸餾水
131mL	90.0mL	63.6mL

請計算出空氣中氧氣含量為20.2%（計算結果保留一位小數）．
【結論與反思】通過上述實驗探究，選擇鐵粉、炭粉、氯化鈉和蒸餾水（填物質名稱）進行實驗，可較為快速地完成實驗并減小實驗誤差．
【拓展延伸】
銅也能與空氣中氧氣、水、二氧化碳反應而銹蝕，生成銅綠（銅綠主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃）．寫出生成銅綠的化學方程式2Cu+H₂O+CO₂+O₂=Cu₂（OH）₂CO₃．若將圖3裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進行實驗，請判斷能否比較準確地測定空氣中氧氣的含量，并說明理由不能；因為空氣中二氧化碳含量是0.03%，銅不能將裝置中的氧氣耗盡（相對原子質量：C-12 O-16）

Answer 1

分析 【經典賞析】
該實驗中選擇使用汞的優點有：在汞槽中起到液封的作用，能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡，生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣；
【實驗回顧】
實驗室常用紅磷燃燒的方法測定測定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2）．當冷卻至室溫后，集氣瓶內剩余氣體的成分主要是以氮氣為主的混合氣體；
【進行猜想】
如果裝置漏氣，紅磷不足，沒有冷卻至室溫就打開止水夾，都能夠導致實驗結果偏低．
【實驗與交流】
白磷的著火點比紅磷的著火點低；
【交流與反思】
不同的實驗方案，優缺點不同；
【實驗探究2】
根據表中提供的數據可以計算空氣中的氧氣含量；
【結論與反思】通過上述實驗探究，選擇鐵粉、炭粉、氯化鈉和蒸餾水進行實驗，可較為快速地完成實驗并減小實驗誤差；
【拓展延伸】
根據反應物、生成物、反應條件及其質量守恒定律可以書寫反應的化學方程式；
空氣中的二氧化碳含量是0.03%．

解答 解：【經典賞析】
該實驗中選擇使用汞的優點有：在汞槽中起到液封的作用，能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡，生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣．
故選：BCD．
【實驗回顧】
當冷卻至室溫后，集氣瓶內剩余氣體的成分是主要成分為氮氣的混合氣體．
故選：D．
【進行猜想】
（1）裝置漏氣；（2）紅磷不足裝置內氧氣有剩余；（3）沒有冷卻至室溫就打開止水夾．
故填：紅磷不足；沒有冷卻至室溫就打開止水夾．
【實驗與交流】
用測定氧氣濃度的傳感器測得反應后裝置內氧氣濃度分別為8.85%和3.21%．從燃燒條件的角度分析產生上述兩個結果較大差異的主要原因是：白磷的著火點比紅磷的著火點低．
故填：白磷的著火點比紅磷的著火點低．
【交流與反思】
用于紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測定的主要優點是：裝置內殘留的氧氣更少，實驗結果更準確．
故填：裝置內殘留的氧氣更少，實驗結果更準確．
【實驗探究2】
空氣中氧氣含量為：$\frac{90.0mL-63.6mL}{131mL}$×100%=20.2%．
故填：20.2%．
【結論與反思】通過上述實驗探究，選擇鐵粉、炭粉、氯化鈉和蒸餾水進行實驗，可較為快速地完成實驗并減小實驗誤差．
故填：鐵粉、炭粉、氯化鈉和蒸餾水．
【拓展延伸】
銅也能與空氣中氧氣、水、二氧化碳反應生成銅綠，生成銅綠的化學方程式為：2Cu+H₂O+CO₂+O₂=Cu₂（OH）₂CO₃；
若將圖3裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進行實驗，不能比較準確地測定空氣中氧氣的含量，這是因為空氣中二氧化碳含量是0.03%，銅不能將裝置中的氧氣耗盡．
故填：2Cu+H₂O+CO₂+O₂=Cu₂（OH）₂CO₃；不能；因為空氣中二氧化碳含量是0.03%，銅不能將裝置中的氧氣耗盡．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．