Question

【題目】（探究一）：空氣中氧氣含量的再測定

（1） 實(shí)驗(yàn)原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內(nèi)________減小，燒杯中水倒吸到集氣瓶。能粗略測出空氣中氧氣的含量。

（問題提出）有實(shí)驗(yàn)資料表明：燃燒過程中當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)低于7% 時(shí)，紅磷就無法繼續(xù)燃燒，因此通過上述實(shí)驗(yàn)，結(jié)果與存在一定的誤差。

（實(shí)驗(yàn)改進(jìn)）

Ⅰ. 根據(jù)鐵在空氣中生銹的原理設(shè)計(jì)圖10實(shí)驗(yàn)裝置，再次測定空氣中氧氣含量。飽和食鹽水、活性炭會(huì)_____鐵生銹。

（填：加快或減慢）

Ⅱ.測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4

（2）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[Fe(OH)2]，寫出該反應(yīng)的化學(xué)式表達(dá)式____________________________________

（3）根據(jù)表4計(jì)算，改進(jìn)后測得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是____(計(jì)算精確到0.1%)。

（4）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)確度更髙的原因是：

_________________________（寫一點(diǎn)即可）

（探究二）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳藥品的選擇

某研究小組在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的研究中發(fā)現(xiàn)，通常不選用大理石與稀硫酸反應(yīng)制取二氧化碳，其原因是反應(yīng)生成硫酸鈣微溶物覆蓋在固體的表面，阻礙了大理石與稀硫酸的接觸，反應(yīng)速率逐漸減慢甚至停止。為此，該小組設(shè)立研究課題：選擇合適濃度的硫酸和適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度制取二氧化碳．

[實(shí)驗(yàn)一] 選擇合適濃度的硫酸

操作：在28℃時(shí)，用裝有5mL硫酸溶液的注射器向盛有l(wèi)g直徑為2mm大理石的大試管中注入硫酸，記錄15分鐘內(nèi)生成氣體的體積，見下表：

試管編號	1	2	3	4	5
硫酸濃度（％）	15	20	25	30	35
氣體體積（mL）	35	47	55	51	42

[實(shí)驗(yàn)二] 選擇合適的反應(yīng)溫度

操作：往盛有l(wèi)g直徑為2mm大理石的大試管中分別加入5mL相同合適濃度而不同溫度的硫酸溶液，觀察反應(yīng)的情況，記錄如下表：

試管編號	A	B	C	D	E
溫度（℃）	40	50	60	70	80
現(xiàn)象和比較	有少量 氣泡	氣泡比A 號試管多	氣泡明顯比B號試管多	大量氣泡產(chǎn)生，與常溫用鹽酸反應(yīng)相似	反應(yīng)激烈，迅速產(chǎn)生大量氣體

回答：

（5）稀硫酸與大理石反應(yīng)，在28℃時(shí)，選用硫酸的濃度最合適為____％，因?yàn)闈舛刃∮诨虼笥诤线m濃度對反應(yīng)的影響是_________________________________．

（6）在合適的硫酸濃度下，應(yīng)選擇最合適的反應(yīng)溫度為______℃，因?yàn)闇囟雀哂诨虻陀谠摐囟葘Ψ磻?yīng)的影響是_____________________________________．

（7）除選用適當(dāng)?shù)臏囟群秃线m濃度的硫酸之外，在反應(yīng)過程中，為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，應(yīng)增加________________________操作，更有利于氣體的制備。

（8）該研究小組為了研究__________________對該反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)

試管編號	A	B
試管內(nèi)藥品	1g塊狀大理石與5mL25％稀硫酸	1g粉末狀大理石與5mL25％稀硫酸
現(xiàn)象和比較	有少量氣泡	迅速產(chǎn)生較多氣泡

（9）大理石和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣、水和二氧化碳，試寫出該反應(yīng)的文字表達(dá)式_________。

Answer 1

【答案】氣壓；加快；Fe + H2O + O2 Fe(OH)220.2%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。測量時(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。25%，生成氣體體積較少70，溫度過低，反應(yīng)過慢，溫度過高，反應(yīng)劇烈，不利于氣體的收集；大理石固體顆粒的大小等；碳酸鈣+硫酸→硫酸鈣+水+二氧化碳。

【解析】

（1）由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內(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，用量筒測量進(jìn)入瓶中水的體積，能粗略測得空氣中氧氣的含量；
Ⅰ. 鐵生銹是鐵、氧氣、水的共同作用，飽和食鹽水、活性炭的存在會(huì)加快鐵生銹；

Ⅱ. （2）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[Fe(OH)2]，該反應(yīng)的化學(xué)式表達(dá)式Fe + H2O + O2 Fe(OH)2；

（3） 根據(jù)表4計(jì)算，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后測得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是×100%=20.2%；

（4）從實(shí)驗(yàn)原理角度分析，改進(jìn)后的結(jié)果比教材實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度髙的原因是：鐵生銹消耗氧氣更徹底，計(jì)算集氣瓶中空氣體積時(shí)扣除了內(nèi)容物的體積等；

(5)由表格中數(shù)據(jù)可知，稀硫酸與大理石反應(yīng)，在28℃時(shí)，選用硫酸的濃度最合適為25％，此時(shí)的反應(yīng)生成氣體體積最大，當(dāng)濃度小于或大于合適濃度對反應(yīng)的影響是生成氣體體積較少；

(6) 由表格中數(shù)據(jù)可知，40℃時(shí)，有少量氣泡；50℃時(shí)，氣泡比A，號試管多；60℃時(shí)，氣泡明顯比B號試管多；70℃時(shí)，大量氣泡產(chǎn)生，與常溫用鹽酸反應(yīng)相似；80℃時(shí)，反應(yīng)激烈，迅速產(chǎn)生大量氣體。因此在合適的硫酸濃度下，應(yīng)選擇最合適的反應(yīng)溫度為70℃，因?yàn)闇囟雀哂诨虻陀谠摐囟葘Ψ磻?yīng)的影響是溫度過低，反應(yīng)過慢，溫度過高，反應(yīng)劇烈，不利于氣體的收集；

(7)除選用適當(dāng)?shù)臏囟群秃线m濃度的硫酸之外，在反應(yīng)過程中，為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，應(yīng)增加震蕩或攪拌等操作，更有利于氣體的制備；

(8)由表格中信息，對照試驗(yàn)A、B中除石灰石的顆粒大小不同，其都相同，可知該實(shí)驗(yàn)是研究大理石固體顆粒的大小等對該反應(yīng)速率的影響；

(9)大理石和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣、水和二氧化碳，反應(yīng)的文字表達(dá)式：碳酸鈣+硫酸→硫酸鈣+水+二氧化碳。