Question

【题目】空气中氧气含量测定的再认识。

【实验回顾】 如图1是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。

(1)写出红磷燃烧的化学方程式__________________。

(2)实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内______减小，烧杯中的水倒吸到集气瓶。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。

【问题提出】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，测量结果与理论值误差较大。

【实验改进】

Ⅰ.根据铁在空气中生锈的原理设计如图2所示实验装置，再次测定空气中氧气的含量。装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈。

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)和导管的容积
体积/mL	80.0	54.5	126.0

【交流表达】

(1)铁生锈过程发生复杂的化学反应，首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe(OH)2]，写出该反应的化学方程式__________________。

(2)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_______(计算结果精确到0.1%)。

(3)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：

①_______________________________________________________________；

②_______________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 4P＋5O22P2O5 气压 2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2 20.2% 铁的缓慢氧化使集气瓶中的氧气消耗更为彻底，使实验结果更准确 测量时考虑到导管容积和扣除内容物的体积使结果更准确

【解析】（1）红磷与空气中的氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷，反应方程式为：4P＋5O22P2O5；

（2）该实验的测定原理是用红磷燃烧耗尽集气瓶中的氧气，使瓶内压强减小，待温度冷却后打开止水夹，在大气压的作用下水被压入集气瓶中；

【实验改进】

（1）铁和氧气和水反应生成氢氧化亚铁，反应方程式为：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2；

（2）反应前集气瓶中空气的体积为126.0mL,反应后进入集气瓶中水的体积是80mL-54.5 mL=25.5 mL，故原混合气体中氧气的体积分数为： =20.2%；

（3）改进后的实验结果比前者准确度更高的理由是：①铁的缓慢氧化使集气瓶中的氧气消耗更为彻底，使实验结果更准确；②测量时考虑到导管容积和扣除内容物的体积使结果更准确。