Question

19．空氣中氧氣含量測定的再認識．
[實驗回顧]如圖所示
圖1是實驗室用紅磷燃燒來粗略測定空氣中氧氣含量的裝置．
（1）寫出紅磷燃燒的文字表達式：紅磷+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(nèi)氣壓減小，燒杯中的水倒吸到集氣瓶．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．
[問題提出]
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，測量結(jié)果與理論值誤差較大．
[實驗改進]
Ⅰ．根據(jù)鐵在空氣中生銹消耗氧氣的原理設計如圖2所示實驗裝置，再次測定空氣中氧氣含量．裝置中飽和食鹽水、活性炭會加速鐵生銹．
Ⅱ．測得實驗數(shù)據(jù)如表：

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(nèi)容物）和導管的容積
體積/mL	80.0	54.0	126.0

[交流表達]
（3）根據(jù)表中數(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(jié)果精確到0.1%）．
（4）通過兩組實驗1和 2對比，他們發(fā)現(xiàn)改進后的實驗裝置優(yōu)點是：
①反應始終在密閉容器中，使實驗結(jié)果更準確      ②同時防止五氧化二磷污染空氣
（5）從實驗原理角度分析，改進后的實驗結(jié)果比前者準確度更高的原因是：①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結(jié)果更準確；②測量時考慮到導管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)果更準確．

Answer 1

分析 紅磷在空氣中能夠劇烈燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出熱量，生成白色固體五氧化二磷；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計算空氣中氧氣的體積分數(shù)；
不同的實驗裝置，優(yōu)缺點不同．

解答 解：（1）根據(jù)磷燃燒生成五氧化二磷，可知反應物、生成物，反應條件，故其文字表達式為：紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）紅磷燃燒消耗氧氣，使瓶內(nèi)的氣壓變小，水倒吸，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．
實驗改進：（3）根據(jù)反應前后燒杯內(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，故氧氣的體積分數(shù)為：$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%，故填：20.2%；
（4）通過兩組實驗1和 2對比，他們發(fā)現(xiàn)改進后的實驗裝置優(yōu)點是：反應始終在密閉容器中，使實驗結(jié)果更準確；同時防止五氧化二磷污染空氣；
（5）使用鐵的緩慢氧化消耗氧氣，使氧氣消耗的更為徹底，實驗結(jié)果更準確，測量時考慮導管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶的體積，使實驗結(jié)果更為準確，故填：鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底，使實驗結(jié)果更準確；測量時考慮到導管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)果更準確．
故答案為：
【實驗回顧】（1）紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（2）氣壓；量筒；
【交流表達】（3）20.2%；
（4）反應始終在密閉容器中，使實驗結(jié)果更準確；同時防止五氧化二磷污染空氣；
（5）①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結(jié)果更準確．②測量時考慮到導管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)果更準確．

點評 了解實驗數(shù)據(jù)的處理或者誤差分析的方法及技巧；了解用紅磷測定氧氣在空氣中含量的實驗的注意事項．實驗是化學的重要組成部分，正確的實驗操作是得出科學結(jié)論的前提條件之一，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為得出正確的結(jié)論奠定基礎．