Question

4．實(shí)驗(yàn)測(cè)定某品牌的潛水氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)．由于紅磷燃燒生成的五氧化二磷對(duì)人體有一定危害，故改用氫氣燃燒來(lái)測(cè)定，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．實(shí)驗(yàn)過(guò)程：先用500mL的集氣瓶收集一瓶該氣體，實(shí)驗(yàn)前用彈簧夾B夾住橡膠管，打開(kāi)彈簧夾A，持續(xù)通入純凈的氫氣．點(diǎn)燃?xì)錃夂笱杆俨迦爰瘹馄恐�，塞緊瓶塞，使氫氣在集氣瓶中燃燒，產(chǎn)生少量的水，其體積忽略不計(jì)．（假定燃燒過(guò)程中，通入的氫氣全部反應(yīng)完．）
（1）寫(xiě)出氫氣燃燒的化學(xué)反應(yīng)式：2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2H₂O； 
（2）當(dāng)氫氣燃燒的火焰剛好熄滅時(shí)，應(yīng)該立即進(jìn)行的操作是用夾子A夾住橡膠管，待集氣瓶冷卻至室溫后打開(kāi)B；
（3）氫氣熄滅后，甲同學(xué)立刻打開(kāi)B，觀察到量筒中的水由200mL減少到80mL，于是他認(rèn)為該品牌潛水氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為24%；
（4）一段時(shí)間后，乙同學(xué)觀察到量筒中的水又減少了30mL，且此后水面不再發(fā)生變化，他分析思考后，認(rèn)為出現(xiàn)此情況的原因是集氣瓶中氣體沒(méi)有冷卻至室溫；
（5）已知氧氣的密度為1.43g/L，且每1g氫氣燃燒就消耗8g氧氣，為了完成此實(shí)驗(yàn)，至少需要?dú)錃赓|(zhì)量為多少克？（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）首先根據(jù)反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，根據(jù)化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方法、步驟進(jìn)行書(shū)寫(xiě)；
（2）結(jié)合用紅磷燃燒測(cè)定空氣中氧氣含量原理，用氫氣燃燒測(cè)定氧氣的含量時(shí)，當(dāng)氫氣火焰熄滅時(shí)，不能再向集氣瓶中通氫氣，可以據(jù)此解答該題；
（3）根據(jù)體積分?jǐn)?shù)的求解方法分析；
（4）測(cè)定氧氣的含量，等冷卻后才能打開(kāi)B，否則溫度過(guò)高使測(cè)定結(jié)果偏小；
（5）先根據(jù)消耗氧氣的體積×密度，得到氧氣的質(zhì)量，在求解需要?dú)錃赓|(zhì)量．

解答 解：（1）氫氣在空氣中燃燒生成水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2H₂O；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，當(dāng)氫氣燃燒的火焰剛好熄滅時(shí)，說(shuō)明氧氣完全被消耗，此時(shí)不能再通入氫氣，否則會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，此時(shí)應(yīng)用夾子A夾住橡膠管，待集氣瓶冷卻至室溫后打開(kāi)B觀察現(xiàn)象；
（3）經(jīng)測(cè)定，集氣瓶的容積為500mL，在此實(shí)驗(yàn)中，觀察到量筒中水由200mL減少到80mL，則該品牌潛水氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{200mL-80mL}{500mL}$×100%=24%．
（4）一段時(shí)間后，乙同學(xué)觀察到量筒中的水又減少了30mL，可能是因?yàn)樽畛跫瘹馄恐袣怏w沒(méi)有冷卻至室溫．
（5）消耗氧氣的質(zhì)量為$\frac{200-50}{1000}$L×1.43g/L=0.2145g，所以至少需要?dú)錃赓|(zhì)量為0.2145g×$\frac{1}{8}$=0.03g
故答案為：（1）2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2H₂O；
（2）用夾子A夾住橡膠管，待集氣瓶冷卻至室溫后打開(kāi)B；
（3）24%．
（4）集氣瓶中氣體沒(méi)有冷卻至室溫．
（5）0.03g．

點(diǎn)評(píng) 此題在用紅磷燃燒測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行遷移，題目新穎，同學(xué)們要結(jié)合氫氣和紅磷的不同進(jìn)行分析解答．