18.空气是一种宝贵的自然资源.某兴趣小组的同学在实验室欲用图1所示装置粗略测定空气中氧气的含量.
【实验回顾】
(1)写出红磷燃烧的文字表达式:磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷.
(2)实验原理:由于红磷燃烧消耗空气中的氧气,使瓶内压强减小,烧杯中水倒吸到集气瓶.若装置的气密性良好,操作规范,用量筒测量进入瓶中水的体积,能粗略测得空气中氧气的含量.
【提出问题】有实验资料表明:燃烧过程中当氧气体积分数低于7% 时,红磷就无法继续燃烧,因此通过上述实验,测定结果与理论值误差较大.那么,能否设计一套实验装置使测定结果更为准确呢?
【查阅资料】
1.铁生锈的原理是:铁与空气中的氧气和水蒸气等发生化学反应.
2.饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈.
【实验改进】
方案一:Ⅰ.同学们根据铁在空气中生锈的原理设计如图2的实验装置,再次测定空气中氧气含量.
Ⅱ.测得实验数据如下表:
测量 项目 | 实验前 | 实验后 |
烧杯中水的体积 | 烧杯中剩余水的体积 | 集气瓶(扣除内容物)和导管的体积 |
体积/ml | 80.0 | 54.5 | 126.0 |
【交流表达】
(1)根据上表数据计算,改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是20.2%(计算结果精确到0.1%).
(2)从实验原理角度分析,改进后的实验结果比前者准确度更高的原因是:①能够把氧气完全消耗;②避免了燃烧匙伸入集气瓶时导致的气体外逸.
方案二:同学们又设计了如图3所示的实验装置,实验步骤如下(装置气密性良好,部分操作已略去):
I.打开止水夹a和b,向集气瓶中缓慢鼓入一定量空气,至白磷与空气接触,测得进入量筒中水的体积为V
1;
II.强光照射引燃白磷;
III.白磷熄灭并冷却至室温,测得量筒中水的体积变为V
2;
IV.计算空气中氧气的体积分数.
下列有关这个实验的说法中,正确的是CD(填字母).
A.步骤I中,俯视量筒读数会使测得的V
1数值偏低
B.步骤II中,白磷燃烧时可以不关闭止水夹a和b
C.步骤III中,未冷却至室温会使测得的V
2数值偏高
D.步骤IV中,求得氧气的体积分数等于$\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{{V}_{1}}$×100%