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17.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4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5
(2)实验原理:由于红磷燃烧消耗空气中的氧气,使集气瓶内气压减小,烧杯中水倒吸入集气瓶中.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,测定结果与理论值误差较大.
【实验改进】
Ⅰ、根据铁在空气中生锈消耗氧气的原理设计如图2实验装置,再次测定空气中氧气含量.装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈.
Ⅱ、测得实验数据如表所示:
 测量项目 实验前 实验后
 集气瓶(扣除内容物)和导管的容积 烧杯中水的体积 烧杯中剩余水的体积
 体积/mL 126.0 80.0 54.5
【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2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
(2)根据如表数据计算,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%).
(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髙的原因是:
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后的集气瓶容积,使实验结果更准确.

分析 (1)根据红磷燃烧生成五氧化二磷,写出反应的化学方程式解答;
(2)根据磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气,使瓶中气压减小,会产生水倒吸的现象解答;
(3)根据铁生锈的知识进行分析解答即可.

解答 解:
(1)磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷,用观察法配平即可;故答案为:4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5
(2)由于红磷燃烧消耗空气中的氧气,使瓶内气压减小,烧杯中水倒吸入集气瓶中,若装置的气密性良好,操作规范,用量筒测量出进入瓶中水的体积,就能粗略测得空气中氧气的含量.
实验改进:(1)铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe(OH)2],故填:2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
(2)根据反应前后烧杯内水的体积变化可以看出,消耗的氧气的体积是:80-54.5=25.5mL,故氧气的体积分数为:$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%≈20.2%,故填:20.2%;
(3)使用铁的缓慢氧化消耗氧气,使氧气消耗的更为彻底,实验结果更准确,测量时考虑导管容积和扣除内容物后的集气瓶的体积,使实验结果更为准确,故填:铁的缓慢氧化使集气瓶中的氧气消耗更为彻底,使实验结果更准确;测量时考虑到导管容积和扣除内容物后的集气瓶容积,使实验结果更准确.
答案:
(1)4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5
(2)气压;
实验改进:(1)2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
(2)20.2%;
(3)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后的集气瓶容积,使实验结果更准确.

点评 本题考查的是氧气的含量的测定以及实验装置的改进,完成此题,可以依据已有的知识进行.

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