5.空氣中氧氣含量測定的再認(rèn)識.
【實驗回顧】如圖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.
①用彈簧夾夾緊橡皮管.
②點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷,立即伸入瓶中并塞緊塞子.
③待裝置冷卻后打開彈簧夾.
④觀察并記錄水面的變化情況.
【實驗反思】多次實驗,反向集氣瓶內(nèi)上升的水的體積始終小于瓶內(nèi)原空氣體積的$\frac{1}{5}$.

【實驗改進1】
I.根據(jù)鐵在空氣中生銹的原理(鐵與氧氣和水發(fā)生反應(yīng)生成鐵銹)設(shè)計圖2實驗裝置,再次測定空氣中氧氣含量.裝置中的食鹽水和活性炭會加速鐵生銹.
II.測得實驗數(shù)據(jù)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(nèi)容物)和導(dǎo)管的容積
體積/mL80.054.5126.0
【交流表達】
(1)鐵生銹過程發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),首先是鐵與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化亞鐵,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,基本反應(yīng)類型是化合反應(yīng).
(2)根據(jù)表數(shù)據(jù)計算,改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是20.2%.(消耗的水的體積忽略不計,計算結(jié)果保留一位小數(shù)).
【猜想與假設(shè)】根據(jù)鐵生銹的原理,某同學(xué)對最終生成的鐵銹的好主意成分作出猜想:(Ⅰ)氧化鐵(Ⅱ)碳酸鐵,你認(rèn)為猜想(Ⅱ)(填序號)一定是錯誤的,理由是化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變.
【實驗改進2】實驗如圖3裝置進行實驗.實驗前應(yīng)先進行的操作是檢查裝置的氣密性.
【實驗過程】步驟1:在注射器放入裝有足量鐵粉、活性炭粉的浸有食鹽水的紙袋,封閉.
步驟2:打開彈簧夾,將活塞向右拉至一定距離,關(guān)閉彈簧夾.
步驟3:不斷輕輕晃動注射器,至活塞位置不再發(fā)生變化.
【數(shù)據(jù)處理】實驗中需要記錄的數(shù)據(jù)是注射器中原來的空氣體積,反應(yīng)后剩余氣體的體積.
計算得出氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$.
【實驗評價】與燃燒紅磷法相比,用改進實驗測定空氣中氧氣含量的優(yōu)點是鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底,使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確;測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積,使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確.

分析 根據(jù)已有的空氣中氧氣含量的測定原理進行分析解答,磷燃燒生成五氧化二磷;氣體被消耗,壓強變小,故會產(chǎn)生水倒吸的現(xiàn)象;根據(jù)鐵生銹的知識進行分析解答即可.

解答 解:【實驗回顧】等待實驗裝置溫度冷卻至室溫后,再打開彈簧夾,故填:待裝置冷卻后打開彈簧夾.
【交流表達】
(1)鐵與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化亞鐵[Fe(OH)2],該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2;基本反應(yīng)類型是化合反應(yīng);
根據(jù)反應(yīng)前后燒杯內(nèi)水的體積變化可以看出,消耗的氧氣的體積是:80-54.5=25.5mL,故氧氣的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%≈20.2%,故填:20.2%;
【猜想與假設(shè)】根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知,反應(yīng)前后元素的種類不變,反應(yīng)物中沒有碳元素,所以不能可能是碳酸鐵.
故填:(Ⅱ);化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變.
【實驗改進2】對于有氣體參與或生成的反應(yīng),實驗前一定要檢查裝置的氣密性,故填:檢查裝置的氣密性.
【數(shù)據(jù)處理】要用此方法來測定空氣中氧氣的含量,就需要記錄反應(yīng)前后注射器內(nèi)氣體的體積,故填:注射器中原來的空氣體積,反應(yīng)后剩余氣體的體積.
【實驗評價】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(jié)果更準(zhǔn)確,測量時考慮導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶的體積,使實驗結(jié)果更為準(zhǔn)確.
答案:
【實驗回顧】待裝置冷卻后打開彈簧夾;
【交流表達】(1)2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2;化合反應(yīng);
(2)20.2%;
【猜想與假設(shè)】(Ⅱ);化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變.
【實驗改進2】檢查裝置的氣密性;
【數(shù)據(jù)處理】注射器中原來的空氣體積,反應(yīng)后剩余氣體的體積.
【實驗評價】鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底,使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確;測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積,使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確.

點評 本題考查的是氧氣的含量的測定以及實驗裝置的改進,完成此題,可以依據(jù)已有的知識進行.

練習(xí)冊系列答案
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10.水是一種重要的資源.
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17.在一個反應(yīng)中,如果有元素的化合價升高,同時就一定有元素的化合價降低,鈉單質(zhì)與水反應(yīng)生成NaOH和另一氣體,則這氣體是( 。
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 ④裝置D的作用是證明反應(yīng)生成了二氧化碳,從而說明乙酸分解產(chǎn)生的氣體中有一氧化碳生成.
[結(jié)論]猜想 II成立.
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