Question

【题目】二百多年前，法国化学家拉瓦锡用图1装置定量的研究了空气的成分。仿照这个历史上著名实验的原理，用图2所示装置来测定空气中氧气的含量。

（实验回顾）图2是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。写出红磷燃烧的符号表达式____。此实验不仅可以测定氧气占空气的体积分数，还可以说明氮气具有的化学性质是______（只需写一点）。

（分析讨论）用红磷燃烧的方法测出的氧气含量总是低于21%，有没有其他物质可以代替红磷进行实验而使实验结果更准确呢？

（实验改进1）同学们用蜡烛代替红磷测定空气中氧气的含量，发现蜡烛很快熄灭，回流到集气瓶中的水远远小于瓶中气体体积的1/5。是什么原因所致呢？

（猜想与假设）猜想①：蜡烛燃烧产生CO2气体；猜想②：__________。

（实验验证）将蜡烛点燃后用氧气传感器定量测定瓶中的氧气含量，数据如图3。

（得出结论）空气中氧气体积分数降低了______％。

（查阅资料）在老师的指导下，同学们查阅了红磷、白磷、蜡烛等可燃物燃烧所需要的最低含氧量以及其他信息如下：

资料1：

可燃物名称	红磷	白磷	蜡烛
最低含氧量/%	8.0	4.0	16.0

甲、乙、丙三个小组分别用过量红磷、白磷、蜡烛进行该实验，用测氧气浓度的传感器测得反应后的氧气浓度分别为8.85%、3.21%、16.7%，数据与表中的理论值基本一致。其中蜡烛燃烧后用测一氧化碳浓度传感器测算一氧化碳浓度约为2%。

资料2：二氧化碳因与氢氧化钠溶液发生化学反应，实验室常用氢氧化钠溶液来吸收二氧化碳。

资料3：蜡烛或者木炭在密闭的集气瓶中燃烧，氧气浓度不断变小的同时，会有一氧化碳气体生成。常温下一氧化碳难溶于水，且不与氢氧化钠溶液反应。

（交流与讨论）根据以上信息回答下列问题：

①白磷和红磷相比，使用白磷能使结果更准确，其原因是__________。

②有同学提议选用木炭替代红磷做实验，在集气瓶底部预先放少量氢氧化钠溶液吸收生成的二氧化碳气体，小华觉得不可行，其主要原因是___________。

（实验改进2）食品脱氧剂（以铁粉为主的物质组成）能通过化学反应除去密闭包装袋中的氧气，使食品处于无氧状态。同学们尝试用图4装置进行实验来测定空气中氧气的含量。

下表是实验过程中记录的有关数据：

实验所需的时间/min	0	5	10	30	35	45
量筒中液面的刻度/mL	50	35	27.5	19.7	19.7	19.7

①脱氧剂发生复杂的化学反应，首先是铁粉与氧气、水反应生成氢氧化亚铁固体，写出该反应的符号表达式________。

②分析表中数据得知，至少经过________分钟后，量筒中的液面不再下降。

③根据表中实验数据进行推算，广口瓶中氧气的体积分数约为__________(结果精确到0.1%)

（实验拓展）铁在不同的条件下与氧气反应可生成不同种铁的氧化物， 58g四氧化三铁与多少克氧化铁（Fe2O3）中所含铁元素质量相等？_______（写出计算过程）

p>（实验评价）与燃烧红磷法相比，用脱氧剂测定空气中氧气含量的优点是__________。

Answer 1

【答案】P+O2 P2O5 不燃烧、不支持燃烧。 装置漏气或没有冷却就打开弹簧夹或反应生成了一氧化碳。 5.18％。 白磷消耗氧气更彻底。 木炭在氧气浓度较低时会生成一氧化碳气体，一氧化碳难溶于水且不与氢氧化钠溶液反应。 2Fe + O2 + 2H2O2Fe(OH)2 30 20.2%。 60g 氧气消耗更彻底，使测定结果更准确或实验过程中（或实验过程中，装置始终密闭，减少了误差）

【解析】

测定空气中氧气含量利用的原理是，密闭容器内气体减少压强变小，在大气压的作用下，水会被压进容器中。

[实验回顾]红磷燃烧生成五氧化二磷，此实验还可说明氮气不燃烧、不支持燃烧。[猜想与假设]还可能是装置漏气或没有冷却就打开弹簧夹或反应生成了一氧化碳。[得出结论]空气中氧气体积分数降低了：21%-15.82%=5.18%[交流与讨论]①根据题给信息知道，白磷和红磷相比，白磷消耗氧气更彻底，使用白磷能使实验结果更准确。②木炭在氧气浓度较低时会生成一氧化碳气体，一氧化碳难溶于水且不与氢氧化钠溶液反应，使实验结果偏小。[实验改进2]①根据题给信息，铁粉与氧气、水反应生成氢氧化亚铁。②分析表中数据可知，至少经过30分钟后，量筒中的液面不再下降。③广口瓶中氧气的体积分数约为：×100%=20.2%[实验拓展]设58g四氧化三铁与x克氧化铁（Fe2O3）中所含铁元素质量相等，则58g×=x×，解得x=60g[实验评价]与燃烧红磷法相比，用脱氧剂测定空气中氧气含量的优点是实验过程中，装置始终密闭，减少了误差。