5．空氣中氧氣含量測(cè)定的再認(rèn)識(shí)

【實(shí)驗(yàn)問(wèn)題】如圖1是實(shí)驗(yàn)室用紅磷燃燒來(lái)粗略測(cè)定空氣中氧氣含量的裝置．
（1）寫(xiě)出紅磷燃燒的化學(xué)方程式4P+5O2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P2O5．
（2）實(shí)驗(yàn)原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶?jī)?nèi)氣壓減小，燒杯中水倒吸到集氣瓶，若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，用量筒測(cè)量進(jìn)入瓶中水的體積，能粗略測(cè)得空氣中氧氣的含量．
【問(wèn)題提出】有實(shí)驗(yàn)資料表明：燃燒過(guò)程中當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)低于7%時(shí)，紅磷就無(wú)法繼續(xù)燃燒，因此通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)置結(jié)果與理論值誤差較大．
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】
Ⅰ．鐵生銹過(guò)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[Fe（OH）2]，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2Fe+2H2O+O2═2Fe（OH）2．根據(jù)鐵在空氣中生銹的原理設(shè)計(jì)如圖2實(shí)驗(yàn)裝置，再次測(cè)定空氣中氧氣含量．（說(shuō)明：裝置中飽和食鹽水、活性炭起加速鐵生銹的作用）．
Ⅱ．測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：
測(cè)量項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)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(dá)】
（1）根據(jù)上表計(jì)算，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后測(cè)得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是20.2%（計(jì)算結(jié)果精確到0.1%）．
（2）從實(shí)驗(yàn)原理角度分析，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比前者準(zhǔn)確更高的原因是：
①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；②測(cè)量時(shí)考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．

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

解答 解：（1）磷燃燒生成五氧化二磷，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4P+5O2 $\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P2O5；
（2）紅磷燃燒消耗氧氣，使瓶?jī)?nèi)的氣壓變小，水倒吸；
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】（1）鐵與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）2]，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe+2H2O+O2═2Fe（OH）2；
（2）根據(jù)反應(yīng)前后燒杯內(nèi)水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80-54.5=25.5mL，故氧氣的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%=20.2%；
（3）使用鐵的緩慢氧化消耗氧氣，使氧氣消耗的更為徹底，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，測(cè)量時(shí)考慮導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶的體積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為準(zhǔn)確；
故答案為：【實(shí)驗(yàn)回顧】（1）4P+5O2 $\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$ 2P2O5；
（2）氣壓；
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】Ⅰ.2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2；
Ⅱ．（1）20.2%；
（2）①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．
②測(cè)量時(shí)考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是氧氣的含量的測(cè)定以及實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)，完成此題，可以依據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：初中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

9．2013年 6月上旬，神舟十號(hào)飛船將搭載3名航天員發(fā)射升空，與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器交會(huì)對(duì)接．對(duì)于天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器內(nèi)鎳氫電池的總反應(yīng)式H2+2NiO（OH）═2Ni（OH）2，下列敘述不正確的是（　�。�
A．H2屬于單質(zhì)
B．NiO（OH）中氫、氧元素的質(zhì)量比為1：2
C．Ni（OH）2中Ni化合價(jià)為+2價(jià)
D．參加反應(yīng)的H2、NiO（OH）的質(zhì)量比為1：92

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科目：初中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

10．1909年，化學(xué)家哈伯用氮?dú)夂蜌錃庠诟邷馗邏簵l件下首次合成了氨氣，反應(yīng)原理是N2+3H2 $\frac{\underline{\;高溫高壓\;}}{\;}$2NH3、氨氣具有可燃性，燃燒時(shí)發(fā)熱量高．近年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)用催化劑在常溫下就能合成氨氣，使其有望成為替代氫能的新一代能源．
（1）若用下面三幅模型圖表示合成氨氣的過(guò)程，則從反應(yīng)開(kāi)始到完成的排列順序?yàn)閍→c→b（用字母表示）．

（2）氨氣在一定條件下燃燒沒(méi)有污染，該反應(yīng)原理是4NH3+3O2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2X+6H2O，其中X是N2，該反應(yīng)中生成的X和水的質(zhì)量之比為14：27但有時(shí)可能會(huì)生成氮氧化物而污染環(huán)境，如當(dāng)反應(yīng)物氨氣和氧氣分子數(shù)之比為4：5，且生成物中有水時(shí)，就會(huì)污染環(huán)境，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH3+5O2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$4NO+6H2O．

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科目：初中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

13．如圖所示，不正確的是（　　）
A．B．C．D．

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科目：初中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

20．在日常生活中人們食用的食鹽中常要加碘鹽，其中的碘是以KI03的形式存在，則碘元素的化合價(jià)為（　�。�
A．+5B．+1C．+2D．-1

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科目：初中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

10．化學(xué)興趣小組同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的若干問(wèn)題進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究．
（一）為探究催化劑的種類對(duì)氯酸鉀分解速度的影響，A小組設(shè)計(jì)了以下對(duì)比實(shí)驗(yàn)：
a．將12.25g KClO3與5.0g MnO2均勻混合加熱
b．將12.25g KClO3與5.0g CuO均勻混合加熱
（1）在相同溫度下，比較兩組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生O2的快慢．通常采用的方法有：
①測(cè)相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生O2的體積；   ②測(cè)收集相同體積O2所需的時(shí)間．
（2）試計(jì)算：12.25g KClO3中所含氧元素質(zhì)量與多少克過(guò)氧化氫中所含氧元素的質(zhì)量相等？（請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．
（二）為探究影響雙氧水分解速度的某種因素，B小組記錄了如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
雙氧水的質(zhì)量雙氧水的濃度MnO2的質(zhì)量相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生O2的體積
I50.0g1%0.1g9mL
II50.0g2%0.1g16mL
III50.0g4%0.1g31mL
【數(shù)據(jù)處理及結(jié)論】
（3）本實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量O2體積的裝置是C C（選填圖1中的裝置編號(hào)）．

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在相同條件下，雙氧水濃度越大，雙氧水分解速率越快．
（5）C小組用如圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)比較相同時(shí)間天平讀數(shù)差值大小（或電子天平上示數(shù)減小的速度或電子天平的讀數(shù)不再發(fā)生變化時(shí)，所需要的時(shí)間）相同時(shí)間天平讀數(shù)差值大小
也能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />（三）D小組在加熱二氧化錳樣品時(shí)，發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生（如圖3），于是他們對(duì)這個(gè)異�，F(xiàn)象進(jìn)行了探究．
（6）對(duì)氣體成分的探究：加熱二氧化錳樣品，用燃著的木條靠近試管口，木條熄滅．將氣體通入澄清的石灰水，發(fā)現(xiàn)石灰水變渾濁，產(chǎn)生的氣體是CO2．
（7）對(duì)氣體來(lái)源的探究：
【假設(shè)1】甲同學(xué)認(rèn)為：該氣體來(lái)自于試管中的空氣，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明該假設(shè)是否成立．
實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象結(jié)論
按圖3裝置，加熱空的試管，另一端的澄清石灰水沒(méi)有變渾濁假設(shè)不成立（填“成立”或“不成立”）．
【假設(shè)2】乙同學(xué)認(rèn)為：二氧化錳樣品中可能混有炭粉，炭粉發(fā)生反應(yīng)生成了該氣體．他通過(guò)查閱資料得知：氫氧化鈉溶液會(huì)與該氣體反應(yīng)，從而可吸收該氣體．于是他設(shè)計(jì)了如圖4所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中B裝置的作用是檢驗(yàn)A中的反應(yīng)是否完全，則B中的試劑是澄清石灰水，實(shí)驗(yàn)中觀察到D處澄清石灰水變渾濁．他又用氮?dú)獯婵諝猓ǖ獨(dú)獠粎⑴c該實(shí)驗(yàn)中的任何反應(yīng)），重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)D處澄清的石灰水也變渾濁．
【結(jié)論】通過(guò)乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)證明，二氧化錳中混有炭粉，炭粉與二氧化錳或氧氣和二氧化錳反應(yīng)產(chǎn)生了這種氣體．

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科目：初中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

17．研究性學(xué)習(xí)小組選擇“H2O2 溶液分解生成O2的反應(yīng)快慢與什么因素有關(guān)”的課題進(jìn)行探究，以下是他們探究的主要過(guò)程：
【假設(shè)】H2O2溶液分解生成O2的快慢與催化劑的種類有關(guān)．
【實(shí)驗(yàn)方案】常溫下，在兩瓶同質(zhì)量、同濃度的H2O2 溶液中，分別加入相同質(zhì)量的MnO2和水泥塊，測(cè)量各生成一瓶（相同體積）O2所需要的時(shí)間．
B
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】右圖是他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的裝置圖，反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式為2H2O2$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H2O+O2↑；為了更容易準(zhǔn)確地判斷收集滿氧氣的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)時(shí)B處宜采用的收集氧氣方法是排水法．
【實(shí)驗(yàn)記錄】（常溫下，相同體積氧氣．）
實(shí)驗(yàn)編號(hào)12
反應(yīng)物5%H2O2溶液5%H2O2溶液
催化劑1g水泥塊1gMnO2
時(shí)間165秒46秒
【結(jié)論】該探究過(guò)程得出的結(jié)論是：其它條件相同下，假設(shè)成立．
【反思】（1）H2O2在常溫下分解緩慢，加入MnO2或水泥塊后反應(yīng)明顯加快，若要證明MnO2和水泥塊是該反應(yīng)的催化劑，還需要增加實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證它們?cè)诨瘜W(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否改變．
（2）H2O2溶液分解生成O2的反應(yīng)快慢還與哪些因素有關(guān)？反應(yīng)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（填一項(xiàng)即可）等，應(yīng)控制好變量．

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科目：初中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

14．某興趣小組為驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律，做了鎂條在空氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)．
（1）請(qǐng)寫(xiě)出鎂條與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式2Mg+O2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO．
（2）小明發(fā)現(xiàn)燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量大于反應(yīng)物鎂條的質(zhì)量，認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)不遵循質(zhì)量守恒定律．我不同意（“同意”或“不同意”）小明的觀點(diǎn)，因?yàn)橐驗(yàn)殒V燃燒是鎂與空氣中氧氣等的反應(yīng)．
（3）小紅按圖1裝置改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了質(zhì)量守恒定律，卻發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中還有少量黃色固體．
提出問(wèn)題：黃色固體是什么呢？
查閱資料：①氧化鎂為白色固體；
②鎂能與氮?dú)鈩×曳磻?yīng)生成黃色的氮化鎂（Mg3N2）固體；
③氮化鎂可與水劇烈反應(yīng)產(chǎn)生氨氣，該氣體能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)．
做出猜想：黃色固體是Mg3N2
實(shí)驗(yàn)探究：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證猜想
實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論
取少量黃色固體于試管中，加入適量的水，并將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在試管口試管中有氣體產(chǎn)生，濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)．證明猜想正確
（4）為了證明鎂可在氮?dú)庵腥紵傻V，小紅又設(shè)計(jì)了如下方案進(jìn)行驗(yàn)證．
步驟①：用盛水的水槽、無(wú)底的廢廣口瓶、燃燒匙、蒸發(fā)皿、橡皮塞等裝配成如圖2所示的裝置；另準(zhǔn)備一只有一根銅絲穿過(guò)的橡皮塞，銅絲末端固定一根鎂條．
步驟②：引燃燃燒匙中足量的紅磷，塞好橡皮塞；待充分冷卻，觀察
到廣口瓶?jī)?nèi)水面上升的體積約占瓶?jī)?nèi)水面原上方空間的$\frac{1}{5}$左右．
步驟③：往水槽中加水使廣口瓶?jī)?nèi)外水面相平；點(diǎn)燃鎂條，迅速更換橡皮塞，鎂條在廣口瓶?jī)?nèi)繼續(xù)燃燒，放出熱量；待冷卻后廣口瓶?jī)?nèi)水位繼續(xù)上升．
A．步驟②的目的是除盡空氣中的氧氣．寫(xiě)出紅磷在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式4P+5O2 $\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P2O5
B．在步驟③“待冷卻后廣口瓶?jī)?nèi)水位繼續(xù)上升”是由于瓶?jī)?nèi)氣壓小于（選填“大于”“小于”或“等于”）外界氣壓
C．寫(xiě)出鎂在氮?dú)庵腥紵傻V的化學(xué)方程式3Mg+N2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$ Mg3N2
反思與交流：
（5）空氣中N2的含量遠(yuǎn)大于O2的含量，而鎂條在空氣中燃燒生成的MgO的質(zhì)量卻大于Mg3N2．請(qǐng)給出合理的解釋O2比N2化學(xué)性質(zhì)活潑．

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科目：初中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

15．茶是我國(guó)的特產(chǎn)，種類很多．其中，綠茶是將新鮮的茶葉炒熬，破壞其中酵素，再經(jīng)搓揉、烘焙而成．茶葉的化學(xué)成分主要是茶堿（C8H10N4O2•H2O），還有鞣酸及芳香油等．
閱讀以上信息后回答：
①一個(gè)茶堿分子中共有27個(gè)原子
②茶堿（C8H10N4O2•H2O）的相對(duì)分子質(zhì)量是212．
③茶堿（C8H10N4O2•H2O）中碳、氫元素質(zhì)量比為24：3．
④試計(jì)算21.2g茶堿中含氮量為多少克？（寫(xiě)出詳細(xì)計(jì)算過(guò)程）

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