Question

【題目】空氣中氧氣含量測定的再認識

Ⅰ. 用紅磷測定空氣中氧氣的含量。

（1）請寫出紅磷在空氣中燃燒的化學表達式________。

（2）如圖1所示進行實驗， 測得空氣中氧氣的含量小于1∕5，可能的原因是 ____（填序號）。

A．燃燒匙伸入集氣瓶太慢 B．紅磷量不足

C． 實驗中發現導管口有氣泡冒出 D．裝置漏氣

Ⅱ. 用鎂條測定空氣中氧氣的含量。

（3）請寫出鎂條在氧氣中燃燒的化學表達式_____________。

（4）某同學利用圖2實驗測定空氣中氧氣含量時發現，產物中還出現少許黃色固體。

已知：鎂能與氮氣反應生成淡黃色的氮化鎂（Mg3N2）固體。 但在空氣中燃燒鎂條時很難觀察到生成物中有淡黃色固體，原因是_________。在操作規范的情況下，該同學實驗所測得的氧氣體積分數______1/5（填“大于”、“小于”或“等于”）。

Ⅲ. 用鐵粉測定空氣中氧氣的含量。

（5）已知鐵常溫下與空氣中的氧氣、水反應生成鐵銹（主要成分是Fe2O3﹒xH2O）。試寫出該反應的化學表達式________。

（6）某同學根據鐵生銹的原理，用鐵粉測定空氣中氧氣的含量，設計了如圖實驗，8分鐘后測得數據如表：

實驗前的體積		實驗后的體積
集氣瓶內空氣	量筒內水	量筒內剩余水
250mL	180.0mL	129.5mL

實驗時該同學不是將鐵粉堆在瓶底，而是將鐵粉撒在浸潤了氯化鈉溶液的濾紙條上，再把該濾紙條貼在廣口瓶內側，其目的是________。根據表中數據計算得出空氣中氧氣的體積分數為________（結果保留到0.1%）。與用紅磷燃燒的方法相比，用該方法測定空氣中氧氣的含量的主要優點一是沒有污染，二是 ____________。

Ⅳ.拓展應用

（7）取2.4g鎂條在O2和N2的混合氣體中完全燃燒，所得固體質量為ag,，則a的取值范圍是________g＜a g＜4g（結果保留到0. 1g）。

（8）已知：Fe2O3固體在一定的高溫下能分解為一種復雜的鐵的氧化物和一種氣體。 該氣體可以用___________來檢驗。現將64.0gFe2O3固體加熱到該溫度下，發現固體質量減少了3.2g后質量不再改變。請回答：64.0gFe2O3固體中含有鐵元素_______g；該溫度下復雜的鐵的氧化物的化學式為__________。

Answer 1

【答案】P+O2 P2O5 BD Mg+O2MgO 氧氣的化學性質比氮氣活潑 大于 Fe+O2 +H2O Fe2O3﹒xH2O 加快反應速率(或增大接觸面積、充分反應等) 20.2% 能將空氣中的氧氣完全耗盡，使實驗結果更加準確 3.3 帶火星的木條 44.8 Fe4O5

【解析】

（1）紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷，化學表達式為：P+O2 P2O5；

（2）若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的1/5，則瓶內氣壓減小量也不到原壓強的1/5，即氧氣沒有耗盡或實驗完畢后有氣體進入裝置。A、燃燒匙伸入集氣瓶太慢，有部分空氣逸出，測量結果偏大；故A錯誤；B、紅磷量不足，沒有將氧氣完全消耗，測量結果偏小，故B正確；C、實驗中發現導管口有氣泡冒出，有部分空氣逸出，測量結果偏大，故C錯誤； D、裝置漏氣，實驗完畢后有氣體進入裝置，測量結果偏小，故D正確，故選BD。

（3）鎂條在氧氣中燃燒生成氧化鎂，化學表達式為：Mg+O2MgO；

（4）空氣中N2的含量遠大于O2的含量，但在空氣中燃燒鎂條時很難觀察到生成物中有淡黃色固體，原因是氧氣的化學性質比氮氣活潑，鎂更容易與氧氣反應；由于有氮氣參加了反應，在操作規范的情況下，該同學實驗所測得的氧氣體積分數大于1/5；

（5）根據鐵常溫下與空氣中的氧氣、水反應生成鐵銹（主要成分是Fe2O3﹒xH2O）。該反應的化學表達式為：Fe+O2 +H2O Fe2O3﹒xH2O；

（6）實驗時該同學不是將鐵粉堆在瓶底，而是將鐵粉撒在浸潤了氯化鈉溶液的濾紙條上，再把該濾紙條貼在廣口瓶內側，其目的是加快反應速率(或增大接觸面積、充分反應等)；空氣中氧氣的體積=180.0mL-129.5mL=50.5mL，空氣中氧氣體積分數=；與用紅磷燃燒的方法相比，用該方法測定空氣中氧氣的含量的主要優點一是沒有污染，二是能將空氣中的氧氣完全耗盡，使實驗結果更加準確；

（7）若鎂全部與氮氣反應生成氮化鎂的質量=，鎂全部與氧氣反應生成氧化鎂的質量為4g，取2.4g鎂條在O2和N2的混合氣體中完全燃燒，所得固體質量為ag，則a的取值范圍是3.3g＜a g＜4g；

（8）根據“Fe2O3固體在一定的高溫下能分解為一種復雜的鐵的氧化物和一種氣體”和質量守恒定律可知，反應生成的氣體是氧氣，氧氣具有助燃性，能使帶火星的木條復燃，檢驗氧氣可以用帶火星的木條來檢驗；64.0gFe2O3中氧元素的質量=，鐵元素的質量=64g-19.2g=44.8g；將64.0gFe2O3固體加熱到該溫度下，發現固體質量減少了3.2g后質量不再改變。減小的質量為產生氧氣的質量，生成的復雜鐵的氧化物中含氧元素的質量為：19.2g-3.2g=16g；復雜的鐵的氧化物中鐵原子與氧原子的個數比=，則復雜的鐵的氧化物化學式為：Fe4O5。