Question

8．空氣中氧氣含量測(cè)定的再認(rèn)識(shí)．

【經(jīng)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(shí)驗(yàn)裝置如圖1）．
該實(shí)驗(yàn)中選擇使用汞的優(yōu)點(diǎn)有BCD．
A．實(shí)驗(yàn)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(nèi)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(shí)驗(yàn)回顧】實(shí)驗(yàn)室常用紅磷燃燒的方法測(cè)定測(cè)定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2）．當(dāng)冷卻至室溫后，集氣瓶?jī)?nèi)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?dú)獾幕旌蠚怏w
興趣小組的同學(xué)用該方法測(cè)出的氧氣含量常常遠(yuǎn)低于21%．
【提出問題】用紅磷燃燒的方法為什么測(cè)定空氣中氧氣的含量會(huì)偏小？
【進(jìn)行猜想】（1）裝置漏氣；（2）紅磷不足裝置內(nèi)氧氣有剩余；（3）沒有冷卻至室溫就打開止水夾；…
【實(shí)驗(yàn)與交流】在老師的指導(dǎo)下，鳳九分別用過量的紅磷和白鱗進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，用測(cè)定氧氣濃度的傳感器測(cè)得反應(yīng)后裝置內(nèi)氧氣濃度分別為8.85%和3.21%．請(qǐng)從燃燒條件的角度分析產(chǎn)生上述兩個(gè)結(jié)果較大差異的主要原因是：白磷的著火點(diǎn)比紅磷的著火點(diǎn)低．
【實(shí)驗(yàn)探究1】東華根據(jù)鐵生銹的原理，探究用鐵能否準(zhǔn)確測(cè)定空氣中氧氣的含量．于是進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（裝置如圖3）．
通過7天測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)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(cè)定的主要優(yōu)點(diǎn)是：裝置內(nèi)殘留的氧氣更少，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．
【實(shí)驗(yàn)探究2】為了加快反應(yīng)速率，東華通過查閱資料，利用鐵粉、炭粉、氯化鈉等物質(zhì)又進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（裝置如圖4）．8分鐘后測(cè)得的數(shù)據(jù)如表：

實(shí)驗(yàn)前的體積		實(shí)驗(yàn)后的體積
集氣瓶?jī)?nèi)空氣	燒杯內(nèi)蒸餾水	燒杯內(nèi)剩余蒸餾水
131mL	90.0mL	63.6mL

請(qǐng)計(jì)算出空氣中氧氣含量為20.2%（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）．
【結(jié)論與反思】通過上述實(shí)驗(yàn)探究，選擇鐵粉、炭粉、氯化鈉和蒸餾水（填物質(zhì)名稱）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可較為快速地完成實(shí)驗(yàn)并減小實(shí)驗(yàn)誤差．
【拓展延伸】
銅也能與空氣中氧氣、水、二氧化碳反應(yīng)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(xué)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)判斷能否比較準(zhǔn)確地測(cè)定空氣中氧氣的含量，并說明理由不能；因?yàn)榭諝庵卸�氧化碳含量�?.03%，銅不能將裝置中的氧氣耗盡（相對(duì)原子質(zhì)量：C-12 O-16）

Answer 1

分析 【經(jīng)典賞析】
該實(shí)驗(yàn)中選擇使用汞的優(yōu)點(diǎn)有：在汞槽中起到液封的作用，能將密閉裝置內(nèi)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(shí)驗(yàn)回顧】
實(shí)驗(yàn)室常用紅磷燃燒的方法測(cè)定測(cè)定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2）．當(dāng)冷卻至室溫后，集氣瓶?jī)?nèi)剩余氣體的成分主要是以氮?dú)鉃橹鞯幕旌蠚怏w；
【進(jìn)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?qū)е聦?shí)驗(yàn)結(jié)果偏低．
【實(shí)驗(yàn)與交流】
白磷的著火點(diǎn)比紅磷的著火點(diǎn)低；
【交流與反思】
不同的實(shí)驗(yàn)方案，優(yōu)缺點(diǎn)不同；
【實(shí)驗(yàn)探究2】
根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)可以計(jì)算空氣中的氧氣含量；
【結(jié)論與反思】通過上述實(shí)驗(yàn)探究，選擇鐵粉、炭粉、氯化鈉和蒸餾水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可較為快速地完成實(shí)驗(yàn)并減小實(shí)驗(yàn)誤差；
【拓展延伸】
根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件及其質(zhì)量守恒定律可以書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式；
空氣中的二氧化碳含量是0.03%．

解答 解：【經(jīng)典賞析】
該實(shí)驗(yàn)中選擇使用汞的優(yōu)點(diǎn)有：在汞槽中起到液封的作用，能將密閉裝置內(nèi)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(shí)驗(yàn)回顧】
當(dāng)冷卻至室溫后，集氣瓶?jī)?nèi)剩余氣體的成分是主要成分為氮?dú)獾幕旌蠚怏w．
故選：D．
【進(jìn)行猜想】
（1）裝置漏氣；（2）紅磷不足裝置內(nèi)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(shí)驗(yàn)與交流】
用測(cè)定氧氣濃度的傳感器測(cè)得反應(yīng)后裝置內(nèi)氧氣濃度分別為8.85%和3.21%．從燃燒條件的角度分析產(chǎn)生上述兩個(gè)結(jié)果較大差異的主要原因是：白磷的著火點(diǎn)比紅磷的著火點(diǎn)低．
故填：白磷的著火點(diǎn)比紅磷的著火點(diǎn)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(cè)定的主要優(yōu)點(diǎn)是：裝置內(nèi)殘留的氧氣更少，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．
故填：裝置內(nèi)殘留的氧氣更少，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．
【實(shí)驗(yàn)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(jié)論與反思】通過上述實(shí)驗(yàn)探究，選擇鐵粉、炭粉、氯化鈉和蒸餾水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可較為快速地完成實(shí)驗(yàn)并減小實(shí)驗(yàn)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(yīng)生成銅綠，生成銅綠的化學(xué)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不能比較準(zhǔn)確地測(cè)定空氣中氧氣的含量，這是因?yàn)榭諝庵卸�氧化碳含量�?.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?yàn)榭諝庵卸�氧化碳含量�?.03%，銅不能將裝置中的氧氣耗盡．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．