18.空氣是一種寶貴的自然資源.某興趣小組的同學在實驗室欲用圖1所示裝置粗略測定空氣中氧氣的含量.
【實驗回顧】
(1)寫出紅磷燃燒的文字表達式:磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷.
(2)實驗原理:由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣,使瓶內壓強減小,燒杯中水倒吸到集氣瓶.若裝置的氣密性良好,操作規(guī)范,用量筒測量進入瓶中水的體積,能粗略測得空氣中氧氣的含量.
【提出問題】有實驗資料表明:燃燒過程中當氧氣體積分數(shù)低于7% 時,紅磷就無法繼續(xù)燃燒,因此通過上述實驗,測定結果與理論值誤差較大.那么,能否設計一套實驗裝置使測定結果更為準確呢?
【查閱資料】
1.鐵生銹的原理是:鐵與空氣中的氧氣和水蒸氣等發(fā)生化學反應.
2.飽和食鹽水、活性炭會加速鐵生銹.
【實驗改進】
方案一:Ⅰ.同學們根據(jù)鐵在空氣中生銹的原理設計如圖2的實驗裝置,再次測定空氣中氧氣含量.
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(扣除內容物)和導管的體積 |
體積/ml | 80.0 | 54.5 | 126.0 |
【交流表達】
(1)根據(jù)上表數(shù)據(jù)計算,改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分數(shù)是20.2%(計算結果精確到0.1%).
(2)從實驗原理角度分析,改進后的實驗結果比前者準確度更高的原因是:①能夠把氧氣完全消耗;②避免了燃燒匙伸入集氣瓶時導致的氣體外逸.
方案二:同學們又設計了如圖3所示的實驗裝置,實驗步驟如下(裝置氣密性良好,部分操作已略去):
I.打開止水夾a和b,向集氣瓶中緩慢鼓入一定量空氣,至白磷與空氣接觸,測得進入量筒中水的體積為V
1;
II.強光照射引燃白磷;
III.白磷熄滅并冷卻至室溫,測得量筒中水的體積變?yōu)閂
2;
IV.計算空氣中氧氣的體積分數(shù).
下列有關這個實驗的說法中,正確的是CD(填字母).
A.步驟I中,俯視量筒讀數(shù)會使測得的V
1數(shù)值偏低
B.步驟II中,白磷燃燒時可以不關閉止水夾a和b
C.步驟III中,未冷卻至室溫會使測得的V
2數(shù)值偏高
D.步驟IV中,求得氧氣的體積分數(shù)等于$\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{{V}_{1}}$×100%